Kansen voor PVT ?
Kansen voor PVT ? De kansen voor PVT door middel van een analyse volgens Strategic Niche Management
Naam: Ing J.H.P.M. Konings Student nummer: 435834 Faculteit: Technologie Management Verdiepingsprogramma: Technologie en Innovatie beleid Eerste begeleider: Dr Ir G.P.J. Verbong Tweede begeleider: Dr Ir E.B.A. van der Vleuten Faculteit begeleiders: Technologie Management Externe begeleider: D. Gieselaar Bedrijf: Oskomera Solar Solutions B.V. Datum: 11 maart 2007
1
Voorwoord Dit afstudeerverslag wordt gemaakt ter afsluiting van de studie “Technologie en innovatie beleid” aan de faculteit “Technology Management” van de Technische Universiteit Eindhoven. De studie is gevolgd in de vorm van een avondopleiding. Bij het kiezen van een afstudeeronderzoek heb ik mijzelf als voorwaarde gesteld om een onderwerp te zoeken in één van de twee technische keuzevakken. Deze vakken waren “Solar Cells” en “Biomass combustion and Cofiring”. Als eerste ben ik op zoek gegaan naar een onderwerp op het gebied van zonnecellen. Ik kwam een artikel tegen uit de Financiële Telegraaf waarin melding werd gedaan van het instorten van de zonnecellenmarkt in Nederland. Dit artikel trok mijn aandacht en ben vervolgens in contact gekomen met Dennis Gieselaar, de auteur van dat artikel. Hij gaf aan dat door het afschaffen van de subsidieregeling voor PV panelen in 2003, de markt in Nederland volledig is ingestort. Vervolgens werd ik getipt door een collega student van de TEMA opleiding aan de TUE om Strategic Niche Management te gebruiken bij het introduceren van duurzame energie in Nederland. Pas toen ik las over een nog relatief nieuwe technologie, namelijk PVT, kreeg ik het idee te onderzoeken of met behulp van SNM, voor PVT een nichemarkt te creëren is. Deze opdracht is door mijzelf samengesteld en is dan ook geen opdracht van de TUE, bedrijfsleven of andere instelling. Met de uitvoering van deze opdracht wordt een afronding van de opleiding Technology Management aan de Technische Universiteit Eindhoven beoogd.
2
Samenvatting Door middel van deze afstudeeropdracht is onderzocht waar de kansen liggen voor PVT in Nederland volgens de methode van Strategic Niche Management (SNM). Strategic Niche Management is een methode om voor duurzame technologieën een niche markt te creëren met behulp van experimenten. Met het creëren van een niche markt wordt de technologie met behulp van beschermingsmaatregelen afgezonderd van de krachten die op de heersende markt werkzaam zijn. Met die afscherming, wordt een ruimte gecreëerd om van de technologie te leren door het uitvoeren van experimenten. Het leren omvat naast de technische eigenschappen van de technologie, onder andere ook leerdoelen die betrekking hebben op sociale, logistieke, financiële en milieutechnische eigenschappen van de technologie. In het kort bestaat PVT uit een combinatie van photo-voltaïsche en zonthermische energie opwekking in één module. Er wordt elektriciteit opgewekt en warmte voor tapwater gebruik. De module is opgebouwd uit zonnecellen die bevestigd zijn op een warmte absorber. Voor het transport van warmte wordt veelal een vloeistof gebruik, maar er zijn ook vormen waarbij lucht als het transport medium werkzaam is. In het geval van vloeistof wordt deze opgeslagen in een opslagvat zodat het warm water gebruikt kan worden wanneer er behoefte aan is. Er is ook een onderscheid te maken tussen panelen die afgedekt zijn met een glasplaat ter voorkoming van warmte verliezen en onafgedekte panelen. Het onderzoek beperkt zich tot die activiteiten die in of vanuit Nederland worden ondernomen met vloeistof bedreven modules omdat de ontwikkeling in Nederland zich daar op richt. In het onderzoek is een analyse gemaakt van PVT aan de hand van de centrale processen van SNM. Deze centrale processen zijn: − Formuleren van een netwerk van actoren; wie is er bij PVT betrokken en wie zou daaraan toegevoegd moeten worden? − Articuleren van beloften en verwachtingen; wat wordt er over PVT beweerd? Zou er iets anders gearticuleerd moeten worden? − Leerproces; Wat heeft men geleerd en wat zou men moeten leren? In de analyse is een onderscheid gemaakt tussen activiteiten op lokaal project niveau en activiteiten op globaal niche niveau. Op lokaal niveau worden projecten uitgevoerd, experimenten in laboratoria gedaan en demonstraties van de technologie gegeven. Op globaal niche niveau opereren actoren op een hoger niveau waar onder andere nationaal en/of internationaal beleid wordt geformuleerd, samenwerkingsverbanden worden opgezet ten behoeve van onderzoek en ontwikkeling. Normen en richtlijnen worden op dat niveau gedefinieerd. Lokaal project niveau Op lokaal niveau zijn activiteiten rond PVT te verdelen in drie groepen. − Onderzoek aan PVT binnen de onderzoeksinstellingen − Project van Renewable Energy Services (RES), te Engeland − Nieuwe projecten zoals renovatie met PVT te Alkmaar
3
Onderzoeksinstellingen De onderzoeksinstellingen die zich bezig houden met PVT zijn de Universiteit Eindhoven en het Energieonderzoek Centrum Nederland te Petten. Daarnaast was ShellSolar, betrokken bij de uitvoering van onderzoeksprojecten. Uit de analyse blijkt: − De aanschaf van PVT panelen gaat gepaard met een aanvullende installatie. Dit zijn onder andere het opslagvat, pompen, leidingen en regelaar die in de woning ruimte vereisen. De aanschaf beslissing en argumenten om tot PVT over te gaan lijken daarmee erg veel op die van een zonnecollector/zonneboiler. Deze aanschaf afhankelijkheid heeft PV niet, monteren op het dak en aansluiten op de elektrische installatie is voldoende om het geheel in bedrijf te stellen. − De grootte van het PVT systeem is afhankelijk van de thermische behoefte van de gebruiker. Grotere oppervlaktes plaatsen is niet effectief omdat men met een overschot aan warmte nergens heen kan. Voor PV geldt deze beperking niet. − De kosten van PVT zijn op dit moment nog niet lager dan van PV en zonthermisch energieopwekking separaat. − Een onafgedekt PVT paneel heeft 33% minder thermische opbrengst per m² dan een afgedekt paneel. Een afgedekt PVT paneel heeft 40% minder thermische opbrengst per m² dan een zonnecollector. Daarmee heeft een onafgedekt PVT paneel, 60% minder thermische opbrengst per m² dan een zonnecollector. − Uit onderzoek blijkt dat een combinatie van PVT met een warmtepomp en warmteopslag in de grond geen toegevoegde waarde heeft. Dat moet dan ook niet als toepassingsgebied gearticuleerd blijven worden. RES project In het Renewable Energy Services (RES) project heeft men met enkele Nederlandse actoren een proefproject uitgevoerd met PVT panelen. Deze panelen zijn geplaatst bij het hoofdkantoor van RES te Engeland. Deze actoren waren, ECN, het toenmalige ShellSolar en ZEN. Uit de analyse blijkt: − Er zijn in het RES project van te voren geen specifieke leerdoelen en leertraject gedefinieerd. Men geeft wel aan dat er veel geleerd is met betrekking tot de fabricage van PVT panelen die men voor het eerst op kleine schaal met een nieuw laminatie proces heeft gefabriceerd. − Uit de eerste meetgegevens van het RES project blijkt dat de verschillen in opbrengst tussen PVT en zonthermisch 44% is. Dit komt goed overeen met 40% uit de publicatie van ECN. Minder goed komt dat overeen met het gearticuleerde percentage van 27% dat in 2002 op de conferentie “PV Technology to Energy Solutions” in Rome werd geuit. Een verklaring van dit verschil in verwachting en gemeten waarde is wenselijk vanuit het leerproces. − De geschatte elektrische opbrengst is 65kWh/m²j. Dat dit is aan de lage kant aangezien men met 100kWh/m²j rekent in Nederland, dat op dezelfde hoogte graad ligt als het RES complex in Engeland. Probeer die verschillen te verklaren. − Er zitten significante verschillen in de stagnatie temperaturen tussen de metingen bij ECN namelijk een factor 2 verschil. Verklaar deze verschillen en pas duurzaamheidtesten daarop aan. Wellicht worden deze onder te lage temperaturen uitgevoerd. − Helaas kan de verwachting dat PVT meer opbrengt per m² niet aangetoond worden. Dit door de afwezigheid van PV panelen in de installatie. Dit zou een kwestie van budget zijn geweest vanuit RES. Mijns inziens is dit geen sterk argument. Men had één van de tien 4
modules die geleverd zijn aan het RES project kunnen uitrusten met PV en zonnecollectoren. Dit werkt niet significant budget verhogend maar men had wel het sterkst gearticuleerde argument van PVT kunnen onderbouwen. Renovatie project te Alkmaar In het Renovatie project te Alkmaar zijn de volgende actoren betrokken, PVTwins, ECN, SenterNovem, Installateur Besseling, gemeente Alkmaar, Woningbouwcoöperatie Woonwaard, Lafarge dakbedekking en de bewonerscommissie. Uit de analyse blijkt: − Er is weinig overeenkomst met de toepassing van PVT bij het renovatie project van huurwoningen en het proces volgens SNM. Er wordt voornamelijk gebruik gemaakt van het gebruikelijke bouwproces waarin PVT als nieuw element is toegevoegd. Er wordt wel meer aandacht aan PVT besteed omdat de toepassing ervan nog onbekend is. Er is geen sprake van het vormen van een nieuw netwerk van actoren maar wordt vooral van bestaande netwerken gebruik gemaakt. − Er wordt gehandeld naar de verwachtingen over PVT zoals men die toegeleverd krijgt, er geen sprake van het opstellen van leerdoelen. Het enige waar men uiteindelijk benieuwd naar is, is wat het paneel jaarlijks opbrengt en wat de uiteindelijke energie kosten reductie daardoor is. − Het definiëren van leerdoelen en opstellen van een leertraject is het element van SNM dat is dit project veel meer aandacht dient te krijgen. Hierdoor kan men efficiënter leren van de ervaringen in dit project. Tevens verwacht de subsidie verstrekker een rapportage van hetgeen er geleerd is. − Op dit moment worden gebruikers vertegenwoordigd via de huurdercommissie over de renovatie inhoud en de toepassing van duurzame energie. Een meer actieve sociale monitoring kan meer informatie opleveren en mogelijke problemen voorkomen. De gemeente onderkent dat voor sociale monitoring vaak te weinig aandacht is. Globaal niche niveau Op globaal niche niveau zijn de volgende actoren actief, IEA SHC task 35 en PVT platfrom. Het IEA SHC task 35 brengt partijen samen die overal ter wereld actief zijn met PVT. Door het coördineren van onderzoek en uitwisseling van gegevens wordt de effectiviteit van ontwikkeling verhoogd. Het PVT platform is een Europees samenwerking verband waarbinnen discussie en informatie uitwisseling plaats vindt. Een belangrijke taak was het samen te stellen van de PVT roadmap. Uit de analyse blijkt: − De PVT roadmap geeft een goed beeld van de stand van zaken rond PVT. Er wordt een overzicht gegeven van de terreinen waar nog onderzoek gedaan moet worden. − Wat de activiteiten van de actoren in de toekomst zijn, is niet duidelijk. De looptijd van de task 35 is tot 2008, terwijl PVT dan nog geen gemeen goed is. De PVT roadmap is gereed maar er wordt geen plan aan gekoppeld van wie wat, wanneer gaat doen om de roadmap uit te voeren. Dit is nog niet bekend ten tijde van dit onderzoek. − Vanuit de SNM gedachte is het de bedoeling dat er informatie in twee richtingen tussen globaal niveau en lokale projecten over en weer gaat. Van de demonstratie projecten die in Nederland worden uitgevoerd, zijn zij alleen ontvanger van informatie. Er is geen beïnvloeding vanuit de task geweest in de opzet en uitvoering van het project. − Daarnaast is de uitwerking van de voorschriften voor demonstratie projecten gering. Naast een lijst met de op te leveren informatie wordt niets voorgeschreven van hoe er gemeten dient te worden. Zeker met het moeilijke probleem van het meten van de thermische 5
opbrengst van het PVT paneel, dat gebruiker afhankelijk is, ontbreekt aan die voorschriften. De vraag rijst hoe waardevol de informatie is die men krijgt op globaal niveau voor het uitvoeren en vergelijken van andere demonstratie projecten. − In de PVT roadmap wordt geuit dat de huiseigenaar een bepaalde mate van trots zal hebben bij het bezitten van een PVT installatie. Vanuit de adopter categorieën van Rogers, is dit wellicht voor de early adopters het geval, maar de aanschafbeslissing zal voor de gemiddelde gebruiker anders zijn. Marketing en informatie voorziening moet daarop zijn aangepast. − In de PVT roadmap wordt verder geen melding gedaan van onderzoek naar het toepassen van PVT met nieuwere vormen van PV zoals amorf, CIS of kunststof zonnecellen. Om PVT in te toekomst te positioneren zou dit toegevoegde waarde kunnen hebben. − Aan het netwerk van actoren zou een internationale milieuorganisatie toegevoegd moeten worden die de voor en nadelen van PVT vanuit haar referentie kader kan beoordelen. Een heldere LCA voor PVT geeft weer wat de milieuvoordelen zijn, rekening houdend met het energie en materialen gebruik tijdens productie ervan. Het geeft ook inzicht in de punten waar verbeteringen op dat gebied liggen. Kansen voor PVT Aan de hand van de analyse van de projecten op globaal en lokaal niveau is bepaald waar de kans voor PVT in Nederland ligt volgens SNM. Over de belofte van PVT wordt geuit dat deze meer energie opwekt per m² dan PV en zonthermisch separaat. Deze bewering is juist als er qua opbrengst gelijke systemen vergeleken worden. Erg reëel is dit vergelijk niet. De thermische behoefte bepaald het oppervlak aan PVT. Men krijgt daar dan een vaste hoeveelheid elektrische energie bij. Zou men een separaat systeem van PV en zonthermisch kiezen, dan kan met gelijke thermische opbrengst als PVT, maar met minder PV, een hogere energie dichtheid verkregen worden dan met PVT. Zeker als elektriciteit opwekking geen hoofdfunctie is, hoeft PVT niet de interessantste keuze te zijn. Dit is afhankelijk van onder andere het budget dat beschikbaar is. Als elektriciteitopwekking wel een hoofdfunctie is, dan ligt de zaak anders. Er is dan naast het benodigde oppervlak voor thermische opwekking ook een benodigd oppervlak voor elektriciteit opwekking. Als de PVT leverancier, naast PVT ook modules levert zonder thermisch gedeelte, zogezegd PVT-T, dan kan aan beide benodigde oppervlakken voldaan worden. De PVT en PVT-T modules zijn verder qua uiterlijk, maatvoering, montage, enz, gelijk. Een markt, waar deze beide vormen van energieopwekking een hoofdfunctie is, zijn duurzame-energie-woningen. De kracht van PVT zit dan ook niet in de hogere opbrengst per m² maar in het combineren van beide in 1 paneel. Men heeft één leverancier nodig voor beide energie vormen, de architect heeft dezelfde ontwerpvrijheid als met PV, het kan een esthetisch voordeel opleveren vanwege het egale uiterlijk. De bedreiging voor PVT, is de opkomst van vacuümcollectoren uit China en Balkan landen. Deze collectoren hebben een hoge thermische opbrengst en betalen zich sneller terug dan PVT. Als het dakoppervlak eenmaal daaraan vergeven is, dan is de kans voor PVT voorbij. Een andere mogelijke bedreiging is micro-wkk. Deze verwarmingsketel wekt naast warmte ook elektriciteit op die een gedeelte van de jaarrekening kan dekken. In dat opzicht is het te vergelijken met PVT. Onderzocht moet worden of een combinatie van beide mogelijk is met de nadruk in de zomer op PVT en in de winter op micro-wkk.
6
Voorstel tot een experiment Als basis voor het uitvoeren van een experiment stel ik voor dat deze wordt uitgevoerd binnen de Energie transitie en wel binnen het “Platform Energietransitie Gebouwde Omgeving”, PEGO. Reden daarvoor is dat men in dat geval het SNM model in zijn volledige opzet uitgevoerd kan worden. Dat wil zeggen dat er naast het invulling geven aan de drie centrale processen, ook de 5 stappen gevolgd kunnen worden waarin SNM zich ontwikkeld in de tijd. Deze stappen zijn: 1. Identificeren van een technologie of concept 2. Ontwerpen van experimenten 3. Implementeren van experimenten 4. Expanderen tot een niche markt 5. Afbouwen van beschermingsmaatregelen 1 Identificeren van een technologie of concept Identificeren van een technologie of concept betreft het afwegen van maatregelen die voor energie reductie in de gebouwde omgeving in aanmerking komen en waarvan in een “transitie” experiment de mogelijkheden getest worden. PVT zal daarbij één van meerdere keuzes zijn. Het uiten van verwachtingen en beloften voor PVT zal daarbij belangrijk zijn. Men moet daarin reële verwachtingen uiten om het risico van het schaden van reputatie en negatieve publiciteit te voorkomen. 2 Ontwerpen van experimenten Voor het ontwerp van het experiment stel ik voor om deze uit te voeren op enkele duurzame energie woningen en met name het passiefhuis. Het passiefhuis concept heeft internationale inbedding die andere vormen van duurzame energie woningen niet hebben. Daarnaast promoten zij het voorkomen van energie verliezen, en niet het invullen van die verliezen met duurzame energie. PVT past als aanvullende technologie binnen dat concept. Netwerk van actoren Op globaal niveau zijn de volgende actoren nodig; IEA SHC task 28, PEP, “Promtion of European passif houses”, stichting passief bouwen, nationale overheid, energie transitie, milieuorganisatie, ECN, PVT platform en IEA SHC task 35. Het bouwbedrijf BAM is nauw betrokken bij de ontwikkeling van het passiefhuis concept in Nederland. Overlegd kan worden of een experiment met PVT bij nieuwe bouwprojecten mogelijk is. Leerproces Het definiëren van een goed leerproces is in deze stap het belangrijkste. Dit leerproces bevat leerdoelen over technische eigenschappen, beleidsmaatregelen, culturele en psychische factoren, marketing, productie, logistiek, enz. Alles waarover men iets wilt leren dient van te voren te worden vastgelegd. Kwalitatief kan dit nog verbeterd worden door aan te geven wat men verwacht te meten. Afwijkingen ten opzichte van verwachtingen zijn dan zichtbaarder en kunnen aan een nader onderzoek onderworpen worden. Onder leerproces valt ook het monitoren van gegevens in sociale en technische zin.
7
3 Uitvoeren van het experiment In deze fase is het verzamelen van de leerdata de belangrijkste activiteit. Zorg bij technische monitoring voor een gedefinieerde meetmethode. Vooral het meten van thermische opbrengst die gebruiker afhankelijk is, dient de nodige aandacht te krijgen. Daarnaast is het opstellen van meerdere meetsystemen of remote monitoring wenselijk om aan het einde de meetperiode, betrouwbare data te hebben. Voor sociale monitoring kan gebruik gemaakt worden van de expertise van IVAM dat de sociale monitoring van duurzame energie achter de meter (DEAM) uitvoert. Dit kan extra informatie verschaffen met als doel de slagingskans van het experiment te vergroten. 4 Expanderen tot een niche markt In deze stap dienen beschermingsmaatregelen niet alleen opgezet te zijn voor de experimenten (deze kunnen namelijk uit éénmalige fondsen komen), maar moeten er ook beschermingsmaatregelen worden opgezet voor projecten die de experimenten opvolgen. Daarnaast kan ook onderzocht worden of er andere niche markten zijn waarin PVT toegepast kan worden. 5 Afbouwen van beschermingsmaatregelen In deze fase worden beschermingsmaatregelen afgebouwd. De mate van afbouw moet dusdanig sterk zijn dat het aanzet tot kosten verlaging bij de productie van PVT modulen. Een balans tussen onder en over stimulatie moet daarin met grote zorgbepaald worden. Mogelijke instrumenten daarvoor zijn “feed-in tarifs”, aanschafsubsidies of een combinatie van beide. SNM SNM is een instrument dat vooral ingezet kan worden op niveaus waar men met het vormen van beleid te maken heeft. De stappen waarin SNM zich in de tijd ontwikkeld kunnen dan volledig ingezet worden. Zo zal SNM binnen de “energie transitie” veel toegevoegde waarde hebben. Als analyse tool kan SNM ingezet worden om de bestaande praktijk te analyseren. Aan de hand van de drie elementen van SNM zijn aanpassingen mogelijk die de kans op het slagen van de experimenten vergroot. De bekendheid en toepasbaarheid van SNM dient vergroot te worden.
8
Inhoudsopgave Inleiding ................................................................................................................................................................ 10 1.1 Achtergrond............................................................................................................................................. 10 1.2 Doelstelling.............................................................................................................................................. 10 1.3 Onderzoeksvragen .................................................................................................................................. 10 1.4 Opzet en afbakening van het onderzoek................................................................................................. 11 1.5 Opbouw van het rapport.......................................................................................................................... 12 2 Technologie beschrijving ...................................................................................................................................... 13 2.1 PVT Module beschrijving......................................................................................................................... 13 2.2 Systeembeschrijving ............................................................................................................................... 14 2.3 Concurrerende technieken ...................................................................................................................... 16 3 Strategic Niche Management ............................................................................................................................... 18 3.1 Centrale processen ................................................................................................................................. 18 3.2 Globaal en Locaal niveau........................................................................................................................ 20 3.3 SNM als gereedschap voor beleid .......................................................................................................... 22 4 Analyse van PVT.................................................................................................................................................. 25 4.1 De historie van PVT ................................................................................................................................ 25 4.2 Lokaal project niveau .............................................................................................................................. 26 4.2.1 Onderzoeksprojecten ...................................................................................................................... 26 4.2.2 RES complex................................................................................................................................... 30 4.2.3 Eerste Nederlandse projecten......................................................................................................... 35 4.2.4 Het project te Alkmaar..................................................................................................................... 35 4.2.5 Netwerk van actoren te Alkmaar ..................................................................................................... 36 4.2.6 Articuleren van verwachtingen en beloften ..................................................................................... 38 4.2.7 Leerproces ...................................................................................................................................... 39 4.2.8 Analyse van de eerste projecten ..................................................................................................... 39 4.3 Globaal niche niveau............................................................................................................................... 43 4.3.1 Netwerk van actoren ....................................................................................................................... 43 4.3.2 Articuleren van verwachtingen en beloften ..................................................................................... 45 4.3.3 Leerproces ...................................................................................................................................... 45 4.3.4 Analyse van de centrale processen ................................................................................................ 46 5 Kansen en bedreigingen voor PVT....................................................................................................................... 49 5.1 Waar liggen de kansen?.......................................................................................................................... 49 5.2 Wat moet je beloven?.............................................................................................................................. 52 5.3 Wie heb je nodig?.................................................................................................................................... 54 5.4 Waarop dient geleerd te worden? ........................................................................................................... 57 6 Het experiment ..................................................................................................................................................... 60 6.1 Energietransitie ....................................................................................................................................... 60 6.2 Ontwerpen van een experiment .............................................................................................................. 61 6.2.1 Selectie van de testomgeving ......................................................................................................... 61 6.2.2 Netwerk van actoren ....................................................................................................................... 63 6.2.3 Beloften en verwachtingen .............................................................................................................. 64 6.2.4 Leerproces ...................................................................................................................................... 65 6.2.5 De PVT installatie............................................................................................................................ 66 6.3 Monitoring................................................................................................................................................ 67 6.3.1 Sociale monitoring........................................................................................................................... 67 6.3.2 Technische monitoring .................................................................................................................... 67 6.3.3 Beschermingsmaatregelen.............................................................................................................. 68 6.4 Vervolg stappen ...................................................................................................................................... 68 7 Conclusie en aanbeveling .................................................................................................................................... 71 7.1 Conclusie................................................................................................................................................. 71 7.2 Aanbeveling............................................................................................................................................. 73 Bijlage A berekening energie dichtheden ....................................................................................................................... 77 Bijlage B Voorbeeld woning ............................................................................................................................................ 78 1
9
1
Inleiding
1.1 Achtergrond De laatste jaren komt er meer belangstelling voor duurzame energie. De reden daarvoor is onder andere het gevolg van stijging van de energieprijzen, de mogelijke schaarste aan energie die voor de toekomst verwacht wordt en de effecten die het energiegebruik op het milieu en klimaat heeft. Eén van de duurzame energie bronnen is zonne-energie. Binnen zonne-energie zijn twee hoofdstromen te onderscheiden. Deze zijn, foto-voltaïsche opwekking van elektriciteit middels zonnepanelen en thermische opwekking van warmte middels zonnecollectoren. Al geruime tijd geleden werden pogingen ondernomen om beide hoofdstromen te verenigen in één technologie, genaamd PVT. Deze afkorting betekend in het Engels, Photo Voltaïc Thermal. Ondanks de lange historie van PVT, zijn pogingen om voor deze technologie een markt te creëren, zeer recent. Door de betrokkenen worden hoge verwachtingen geuit over de potentie van PVT. De basis van die verwachtingen is dat door het combineren van zonnepanelen met zonnecollectoren, unieke eigenschappen van PVT gecreëerd worden. Het resultaat daarvan is dat voor PVT eenzelfde sterke groei wordt verwacht als dat voor zonne-energie wereldwijd het geval is. De vraag is hierbij of dat dit een reële veronderstelling is. Natuurlijk moet een duurzaam energieproduct een meerwaarde voor de gebruiker vertegenwoordigen. Dat zijn onder andere de technische eigenschappen van het product. Dat een goed product zichzelf verkoopt, is meestal niet van toepassing voor duurzame energie technologieën. De unieke voordelen van PVT zoals die door de belanghebbenden worden geuit, zijn niet de enige factoren die bepalen of het creëren van een markt daarvoor succesvol zal zijn. Ook externe en niet technische factoren bepalen of deze technologie een kans maakt om zich te ontwikkelen. In dit onderzoek wordt gebruik gemaakt van Strategic Niche Management om de activiteiten rondom PVT te analyseren. Daarin worden ook de niet technische en externe factoren van PVT geanalyseerd. Strategic Niche Management is enerzijds een analyse methode om bestaande activiteiten rondom een duurzame technologie te onderzoeken en is anderzijds een werkwijze om voor duurzame technologieën een niche markt te creëren door middel van het uitvoeren van experimenten. Binnen Strategic Niche Management zijn drie processen te onderscheiden; het netwerk van actoren, de beloften/verwachtingen en de leerprocessen.
1.2 Doelstelling Doelstelling van dit onderzoek is het bepalen van de kansen voor PVT met behulp van Strategic Niche Management alsook de geschiktheid van SNM als tool voor het creëren van een niche.
1.3 Onderzoeksvragen Hoofdvraag: Waar liggen de kansen voor PVT in Nederland volgens Strategic Niche Management? Deelvragen volgend uit de hoofdvraag zijn opgezet volgens de drie centrale processen van SNM: Het netwerk van actoren - Wie houden zich op dit moment bezig met PVT vanuit een nationaal perspectief? - Wie vormt op dit moment het netwerk van actoren? - Welke actoren zouden aan het netwerk toegevoegd moeten worden?
10
Wat zijn de beloften en verwachtingen - Wat zijn de verwachtingen en beloften van PVT? - Wat wordt er over PVT beweerd? - Wie articuleert die verwachtingen en beloften? Lerenprocessen - Wat heeft men over PVT in het verleden al geleerd? - Wat is het leertraject? - Waarover zou men nog moeten leren? Is Strategic Niche Management een geschikt instrument om voor PVT een niche markt te creëren?
1.4 Opzet en afbakening van het onderzoek In dit onderzoek wordt als eerste een beschrijving gegeven van de huidige activiteiten op het gebied van PVT. Dit zal worden gedaan aan de hand van de drie centrale processen zoals die in SNM gedefinieerd zijn. Basis van die beschrijving zijn wetenschappelijke publicaties, interviews, internetbronnen en websites van betrokkenen. Om te identificeren welke factoren naast de technische eigenschappen van belang zijn, wordt in dit afstudeeronderzoek gebruik gemaakt van Strategic Niche Management, SNM. SNM wordt gebruikt omdat het ook een methode is om niches te analyseren voor duurzame technologieën die in beginsel nog niet opgewassen zijn tegen de grillen van de markt. Vervolgens wordt een analyse gemaakt van die beschrijving, ook in de vorm van de centrale processen. Deze analyse geeft aan waar de activiteiten rondom PVT afwijkt van het proces volgens SNM. Aan de hand van de analyse worden elementen beschreven die aan de huidige activiteiten rond PVT toegevoegd moeten worden. Hiermee wordt ook aangegeven waar de kansen voor PVT liggen en waar men zich op zou moeten richten. Aansluitend wordt een experiment voorgesteld waarin de voorgestelde elementen verwerkt zijn. Als laatste wordt een aanbeveling en conclusie geschreven. De afbakening van dit onderzoek is de Nederlandse situatie rond PVT. Dat houdt in dat projecten worden geanalyseerd waarin Nederlandse actoren participeren. Daarbij worden wel internationale samenwerkingsverbanden onderzocht waarin Nederlandse belanghebbenden betrokken zijn. Beperking tot Nederland wordt gedaan omdat een internationale analyse niet realiseerbaar is binnen de beschikbare tijd van dit afstudeeronderzoek. Qua technologie, wordt de analyse beperkt tot de activiteiten die plaatsvinden rond de vlakke plaat PVT, al dan niet afgedekt met een glasplaat. Andere vormen van PVT zoals concentrators, waarbij van spiegels gebruik gemaakt wordt alsook lucht bedeven systemen vallen buiten het bereik van dit onderzoek. Reden hiervoor is dat het verwachte marktaandeel en de activiteiten in Nederland zich daar maar beperkt op richten.
11
1.5 Opbouw van het rapport In het volgende hoofdstuk wordt de technologie van PVT beschreven. Daarbij wordt aangegeven wat de werking van de PVT module is en welke componenten het duurzaam energie systeem vormen. Ook wordt in het kort aangegeven wat de concurrerende technologieën van PVT zijn met een overzicht van de stand van zaken. Dit om PVT te kunnen positioneren binnen de zonneenergie systemen. In hoofdstuk 3 wordt een theoretische achtergrond gegeven van Strategic Niche Management. Dit om de analyse in vervolg hoofdstukken te verduidelijken. In hoofdstuk 4 wordt een analyse gemaakt van PVT in termen van SNM. Daarin wordt gekeken naar technische resultaten die PVT onderzoek teweeg brengt. In dat hoofdstuk wordt een onderscheid gemaakt tussen lokale projecten en het globale niche niveau. Aan de hand van dat onderscheid wordt ook een conclusie gegeven van de analyse. In hoofdstuk 5 worden aanpassingen voorgesteld aan de hand van de analyse uit hoofdstuk 4. Hierbij wordt aangegeven waar de kansen van PVT liggen en waar men zich op zou moeten richten. In hoofdstuk 6 wordt een voorstel gedaan voor een experiment waarin de voorstellen verwerkt zitten. Als laatste zal dit rapport met conclusies en aanbevelingen worden afgesloten.
12
2
Technologie beschrijving
In dit hoofdstuk wordt een beschrijving gegeven van de diverse technische uitvoeringsvormen van PVT modules. Ook zal in dit hoofdstuk aandacht worden besteed aan de technische installaties die het gehele PVT systeem vormen. Naast de beschrijving van PVT wordt ook een korte beschrijving gegeven van de concurrerende technologieën zonnepanelen en zonnecollectoren.
2.1 PVT Module beschrijving PVT staat voor Photo Voltaic Thermal. Dat wil zeggen dat in één module zowel elektriciteit als warmte wordt opgewekt. Er zijn twee media te onderscheiden waar de opgewekte warmte aan overgedragen wordt, namelijk lucht en vloeistof. Daarnaast wordt met PV elektrische energie opgewekt. Lucht bedreven modules worden voornamelijk toegepast voor het verwarmen van gebouwen door direct gebruik te maken van de warme lucht. Vloeistofverwarming komt het meest voor. Als medium wordt voornamelijk water gebruikt, zeker als het tapwater verwarming betreft. In het geval van ruimteverwarming zijn ook andere transport media mogelijk doordat die met behulp van een warmtewisselaar de warmte overdragen aan een opslagmedium. water uit afdek glasplaat
frame
zonnecellen absorber
leidingen
Elektriciteit uit isolatie water in
Figuur 1 Opbouw van een afgedekte PVT module (bron:Renewable Energy Services)
De warmte wordt in een PVT module via de zonnecellen overgedragen aan de absorber, zie Figuur 1. Dit heeft een lager rendement dan de absorber die men bij zonthermische modules aantreft omdat daarbij vaak gebruik gemaakt wordt van spectraal selectieve coatings. Vervolgens dient de warmte overgedragen te worden vanuit de zonnecel naar de metalen plaat daaronder waarop zich het leidingsysteem bevindt. De zonnecellen moeten elektrisch geïsoleerd blijven t.o.v. de metalen plaat. Hiervoor moet een warmtegeleidende isolator worden aangebracht. Dit om de thermische weerstand tussen zonnecel en absorber zo klein mogelijk te houden en toch elektrisch geïsoleerd te zijn ten opzichte van elkaar. 13
Binnen de vloeistof bedreven PVT modules is ook onderscheid te maken tussen onafgedekte en afgedekte panelen. Bij afgedekte panelen wordt een zeer transparante glasplaat aangebracht, enkele centimeters boven de zonnecellen. Het voordeel van afgedekte modules is dat warmte verliezen door convectie sterk worden verminderd. Het nadeel daarvan is dat door reflectie op de afdekplaat, het rendement van de zonnecel met ongeveer 2 tot 5% wordt verminderd. Ook kunnen bij afgedekte modules wanneer er geen vloeistof stroomt, zeer hoge temperaturen ontstaan. Dit wordt stagnatie temperatuur genoemd. De zonnecellen kunnen daardoor snel verouderen en kan ontwikkeling van stoom met hoge drukken voor lekkages zorgen. Met een afgedekte PVT module wordt per jaar gemiddeld 800MJ per vierkante meter aan thermische warmte opgewekt. Dat is 40% minder dan een zonecollector systeem. Een onafgedekte PVT module heeft als voordeel dat de stagnatie temperaturen aanzienlijk lager liggen. De gemiddelde opbrengst van een onafgedekte PVT module is 60% minder dan een zonnecollector en komt daarmee op 540MJ/m² per jaar. De elektrische opbrengst is ongeveer 100KWh/m² per jaar.
2.2 Systeembeschrijving In deze paragraaf wil ik de systeemcomponenten bespreken die naast de PVT module nodig zijn om een functionele installatie te bouwen. Elektrische installatie De elektrische installatie bestaat uit een omvormer en een controle-unit. De omvormer zet de gelijkspanning afkomstig van de PVT module om in een 230VAC wisselspanning. Doordat de meeste elektrische apparatuur op een spanning van 230V werkt is een omvormer noodzakelijk. Een voordeel is dat de normale elektriciteitsinstallatie van een woning gebruikt kan worden om het vermogen op de gewenste plek te krijgen. Mocht gekozen worden voor opslag van elektriciteit middels accu’s, dan kan darvoor de gelijkstroom uit de PVT modules gebruikt worden. Het opslaan van elektriciteit is echter niet gebruikelijk vanwege de extra investeringen en het betrekkelijk lage rendement van het laden en ontladen van de accu’s. De controle unit is een elektrische regelaar die temperatuurmetingen verricht en aan de hand daarvan kleppen en pompen aanstuurt. Bij een temperatuursverschil van 10ºC tussen inlaatpunt en uitstroompunt wordt door de regelaar een pomp aangezet. Thermische installatie De warmte installatie is te verdelen in twee groepen installaties. De eerste groep bestaat uit installaties die alleen warm tapwater leveren. Dit water wordt in een opslagvat bewaard en dient voor de warmwater behoefte van de gebruikers. De tweede groep bestaat uit een installatie die daarnaast ook nog voor ruimteverwarming dient. Van beide groepen zijn diverse varianten mogelijk, doch van elke groep zal hieronder één voorbeeld gegeven worden. In Figuur 2 wordt een PVT installatie schematisch weergegeven die voorziet in tapwater verwarming. In Figuur 3 is het schema weergegeven van PVT installatie die voor ruimte verwarming ingezet worden. Van deze twee hoofdtypen zijn diverse combinaties mogelijk en uitbreidingen met bijvoorbeeld warmtepompen. In hoofdstuk 6 over “Het experiment” zal ik de technische installaties die gekozen zijn voor de experimenten verder bespreken.
14
PA N EL EN T PV
PV T
PA N EL EN
Figuur 2 PVT voor tapwater verwarming (bron:ECN)
Figuur 3 PVT voor vloerverwarming (bron:ECN)
15
2.3 Concurrerende technieken Binnen het veld van zonne-energie moet PVT concurreren met de bestaande technologieën van zonnepanelen en zonnecollectoren. Hieronder volgt een korte beschrijving van die technologieën. Zonnepanelen Een zonnepaneel is gebaseerd op foto voltaïsche omzetting van licht in elektriciteit. Dit principe is al bekend sinds 1839. Halverwege de vorige eeuw werd het mogelijk om cellen te maken die daadwerkelijk een bruikbaar elektrisch vermogen konden leveren. Er zijn diverse basistechnologieën beschikbaar waarmee zonnecellen gemaakt kunnen worden. De oudste techniek is gebaseerd op een kristallijn silicium als basis materiaal. Dit materiaal is voornamelijk afkomstig uit de elektronica industrie waar het gebruikt wordt als basis voor de fabricage van geïntegreerde elektronische schakelingen. Kristallijn silicium is kostbaar vanwege de vereiste zuiverheid voor de elektronica industrie. Het elektrische rendement van deze cel is op industriële schaal 16%. Om de kostprijs te verlagen zijn cellen ontwikkeld op basis van multi-kristallijn silicium. Dit omdat voor zonnecel technologieën het basismateriaal niet zo zuiver hoeft te zijn en niet uit één kristal hoeft te bestaan. Hierdoor konden giettechnieken voor silicium toegepast worden. Het rendement is ongeveer 14%. Bij amorf siliciumcellen wordt een dunne laag opgedampt op een substraat. Hierdoor kan materiaal en energie bespaard worden tijdens het fabricageproces. Het rendement is 8%. De ontwikkeling van kunststof zonnecellen heeft als voordeel dat er geen complexe productietechnieken nodig zijn. Daarnaast is het voordeel dat deze het potentieel hebben om op grote schaal (op een rol) te worden geproduceerd. In Figuur 4 wordt een afbeelding gegeven van de beschreven technieken.
Figuur 4 kristallijn cel, milti-kristallijn en flexibele zonnecellen
Naast de bovenstaande technieken zijn er ook vele laboratorium ontwikkelingen waarbij gebruik wordt gemaakt van exotische materialen en Multi laag methodes. In Nederland werd er in 2005, 297TJ (bron CBS) met PV aan primaire energie opgewekt. Dat is de hoeveelheid vermeden elektrisch opgewekte conventionele stroom. Bij een rendement van een elektriciteit centrale van ongeveer 40% [18] betekend dat er 118.8TJ = 33GWh jaar aan elektriciteit is opgewekt.
16
Zonnecollectoren Een zonnecollector is een module die zonlicht omzet in thermische warmte. De module bestaat uit een absorber die het zonlicht omzet in warmte. Deze warmte wordt overgedragen aan een transportmedium. Veelal wordt daarvoor water gebruikt, doch ook ander transportmiddelen zijn mogelijk. Deze warmte wordt getransporteerd naar een opslagsysteem waar de warmte direct wordt opgeslagen of wordt overgedragen aan het water in het opslagsysteem. Er zijn vele verschillende typen zonnecollectoren, waarvan de twee belangrijkste de vlakke plaat collector en de vacuüm buis collector zijn. De vlakke plaat collector bezit veelal een spectraal selectieve laag. Dit is een laag die een goede absorptiefactor heeft voor zonlicht en daarnaast voor de bedrijfstemperatuur van de absorber, weinig energie uitstraalt. De vlakke plaat collector is meestal afgedekt met één of twee glasplaten om warmteverlies te beperken en de absorber te beschermen tegen weersinvloeden. Een vacuüm buis collector is opgebouwd uit zijdelings geplaatste vacuüm buizen. In de vacuüm buis is een kleine buis aanwezig waarop de absorber bevestigd is. Ook deze absorber maakt gebruik van een spectraal selectieve laag. Door het vacuüm worden convectieverliezen geminimaliseerd. Warmte kan direct in de buis worden overgedragen op het transportmedium of middels het heat-pipe principe. In Figuur 5 is een voorbeeld gegeven van een vlakke plaat collector en een vacuüm buis collector. De installatie die naast de zonnecollectoren wordt gebruikt is gelijk aan de installatie die voor PVT van toepassing is, zoals in Figuur 2 en Figuur 3 is weergegeven. Het enige verschil is dat er geen elektriciteit wordt opgewekt.
Figuur 5 vlakke plaat collector en vacuüm buis colector
In Nederland zijn aan het eind van 2005 ruim 100.000 zonthermische installaties opgesteld die samen 621.000m² aan oppervlak innemen (bron CBS). Hiermee wordt in totaal jaarlijks ongeveer 750 Terra Joule aan warmte gegenereerd.
17
3
Strategic Niche Management
Het introduceren van nieuwe technologische innovaties op een bestaande markt vergt het uitzetten van een effectieve strategie. Niet voor alle technologische innovaties is een zelfde strategie van toepassing. Met name het introduceren van duurzame technologieën vergt een specifieke methode van aanpak. Dit omdat duurzame technologieën in beginsel niet kosten dekkend zijn en technologisch nog niet volledig ontwikkeld zijn. Overlaten aan de grillen van de markt zal veelal resulteren in een mislukking. Voor dit type technologieën is het Strategic Niche Management (SNM) tool ontwikkeld. SNM is ontwikkeld in de jaren ’90 door Kemp, Schot en Hoogma [1] . Zij definiëren SNM als volgt: Strategic niche management is het creëren, ontwikkelen en gecontroleerd afbouwen van beschermde ruimtes voor de ontwikkeling en het gebruik van veelbelovende technologie door middel van experimenten, met als doel het leren over de wenselijkheid van een nieuwe technologie, het stimuleren van de ontwikkeling en de mate van toepassing van nieuwe technologie. Bij SNM staat het experiment en het leren daaruit centraal. Deze experimenten worden uitgevoerd in beschermde ruimtes waardoor het mogelijk wordt om de technologie verder te ontwikkelen en onderzoeken. Deze beschermde ruimtes vormen de niche. Met het uitvoeren van experimenten worden de technologische, sociale en economische aspecten van technologie onderzocht. Hierdoor kan men in een vroeg stadium bijsturen waardoor de technologie beter aansluit op de behoeften van de gebruiker. Met het uitvoeren van de experimenten is het mogelijk om bij diverse actoren draagvlak te meten en te creëren.
3.1 Centrale processen In het SNM model staan drie processen centraal bij het vormen van een technologische niche. Deze processen zijn; het articuleren van verwachtingen en beloften, het netwerk van actoren en het leerproces tijdens de experimenten en de ontwikkeling van de niche. Articuleren van verwachtingen en beloften Het articuleren van verwachtingen en beloften heeft als doel om actoren te informeren ten behoeve van het aantrekken van middelen. Deze middelen kunnen bestaan uit financiën, doch ook kennis en materiële zaken behoren daartoe. Daarnaast geven verwachtingen en beloften richting aan de activiteiten die ontplooid dienen te worden ter ontwikkeling van de technologie. Van belang is dat de verwachtingen van de diverse actoren niet te veel van elkaar verschillen. Verdeeldheid over verwachtingen werkt het proces van nichevorming tegen. Naast de mate van verdeeldheid in verwachtingen en beloften is er ook een mate van kwaliteit te onderscheiden in verwachtingen en beloften. Veelal bevat het gearticuleerde niet de volledige stand van zaken betreffende de technologie. Minpunten en problemen worden met verminderde kracht gearticuleerd. Toch kunnen te optimistische verwachtingen en beloften leiden tot het afhaken van actoren, met het ineenstorten van de niche als mogelijk gevolg. Daarom dient er een balans te zijn tussen datgene men uitdraagt aan informatie ten behoeve van aantrekken van middelen en de werkelijke stand van de techniek.
18
Het netwerk van actoren Met het netwerk van actoren worden de partijen bedoeld die op betrokken zijn bij het ontwikkelen van een technologie. In eerste instantie is het netwerk nog erg klein, vooral als een technologie zich in een ontwikkeling- of laboratoriumfase bevindt. Naarmate het onderzoek verder groeit, en deze zich in positieve zin ontwikkelt, moeten er verschillende soorten actoren aan het netwerk gekoppeld worden. Naast de specifieke rol die een actor vervult in het netwerk is de betrokkenheid bij het project van groot belang. Langdurige betrokkenheid van actoren verhoogt de kans op niche ontwikkeling. Dit is niet vanzelfsprekend, omdat er in beginsel vaak nog geen (niche) markt aanwezig is. Een andere factor die positief bijdraagt aan de ontwikkeling van een niche is de mate van coördinatie. Hierdoor kan bepaald worden wat er in de individuele projecten geleerd moet worden. Resultaat is dat niet telkens in de afzonderlijke projecten het wiel voor de zoveelste maal opnieuw uitgevonden wordt. Hierdoor kunnen middelen, vooral in financiële zin, effectief ingezet worden. Leerproces Het leerproces geeft aan wat er in het verleden geleerd is en wat er aan de hand daarvan in de toekomst nog geleerd dient te worden. Inhoudelijk houdt het leerproces in dat er niet alleen van de technische eigenschappen van de technologie geleerd moet worden maar ook van de sociale aspecten van een technologie. Hiermee wordt bijvoorbeeld de wenselijkheid van een technologie bedoeld alsook de gevolgen voor de gemeenschap. Bij het introduceren van duurzame energie-innovaties zijn er diverse barrières die overwonnen dienen te worden. Tijdens het uitvoeren van de experimenten kan onder beschermde omstandigheden onderzocht worden wat die barrières zijn. Hierdoor is het mogelijk om in een vroeg stadium maatregelen te treffen om barrières op te lossen. R.Kemp e.a. [1] geven de volgende elementen die in het leerproces aanwezig dienen te zijn: 1. Ontwerpspecificatie; Welke aanpassingen zijn technologisch noodzakelijk, wat is het bereik van het leerproces, en voor het oplossen van barrières? 2. Overheidsbeleid; Welke aanpassingen in overheidsbeleid zijn mogelijk om de betreffende technologie te stimuleren? 3. Culturele en psychische factoren; Zijn er belangrijke culturele en psychische factoren die een positieve of negatieve bijdrage leveren aan technologieontwikkeling? 4. Markt werking; Wie zijn de uiteindelijke gebruikers van de technologie en wat zijn de behoeften daarvan. Hoe moet het marketing proces er uitzien? 5. Productieprocessen; Wie zijn de huidige producenten van de technologie en welke mogelijke producenten zijn te identificeren? Welke problemen zijn te verwachten in het productieproces? 6. Het logistieke proces; Hoe ziet het logistieke proces er uit? Waar zitten knelpunten en waar zijn knelpunten te verwachten? 7. Sociale en milieu effecten; Wat levert de technologie op voor de maatschappij? Wat zijn de voordelen en nadelen van het gebruik van de technologie voor het milieu? Bovenstaande elementen zijn niet volledig. Per technologie moet bepaald worden welke elementen van technologieontwikkeling belangrijk zijn en welke minder van belang. Aan die elementen dient een prioriteit toegekend te worden en, waarbij mogelijk, ook een onderscheid tussen korte en lange termijn.
19
Van belang is dat vooraf wordt vastgelegd wat men wil leren met de experimenten. In een Test Procedure Specificatie (TPS) worden de leerdoelen vastgelegd. In dit document wordt ook vastgelegd wat men verwacht te meten. In het Test Analyse Rapport (TAR) worden de testresultaten weergegeven. De termen TPS en TAR worden gebruikt in de industrie waar het uitvoeren van metingen een belangrijke rol speelt. Vervolgens moet beoordeeld worden of er significante afwijkingen zijn in de testresultaten ten opzicht van de verwachting. Oorzaak van afwijkingen dient onderzocht te worden en oplossingen ter verbetering moeten kenbaar gemaakt worden. Uit de testresultaten moet ook blijken of de gearticuleerde verwachtingen en beloften juist zijn en bij afwijking dient onderzocht te worden wat de oorzaak is. Hierdoor kunnen te optimistische of pessimistische verwachtingen worden aangepast. Het voeren van een zo realistisch mogelijk beeld van de technologie is voor het slagen van de experimenten en niche vormingsprocessen van groot belang. Hierdoor wordt ook het risico van vervroegde uittreding van belangrijke actoren geminimaliseerd. Belangrijk bij het leerproces is dat betrokkenen, de onderzoeksresultaten door het netwerk verspreiden. Hierbij kunnen zich intellectuele eigendomsproblemen voordoen. Hiermee bedoel ik dat het duidelijk moet zijn wie de eigenaar is van de onderzoeksresultaten. De schrijver van de TPS en de TAR, of de organisatie waarvoor men schrijft, bezit automatisch auteursrechten op de documenten, tenzij vooraf anders vastgelegd in een contract. Dit moet in een contract vastgelegd worden. Afspraken over openbaarheid ten opzicht van alle deelnemers in het netwerk van actoren lijkt het meest voor de hand liggend. Toch kunnen daardoor scheve verhoudingen ontstaan tussen diegene die de grootste financiële bijdragen leveren, en de financieel kleinere participanten in het netwerk. Daarnaast zullen actoren moeten afwegen of bepaalde strategische informatie beschikbaar wordt gesteld. Dit is een moeilijk onderdeel van informatieverstrekking omdat men enerzijds niet in de kaarten wil laten kijken en anderzijds niet het grotere belang van introductie van de technologie wil belemmeren. De bovenstaande drie centrale processen zijn nauw met elkaar verbonden. Verandering in het ene proces heeft gevolgen voor de andere processen. Mocht in het leerproces bijvoorbeeld blijken dat resultaten tegen vallen, dan heeft dit gevolgen voor de verwachtingen en beloften, waarbij het nodig kan zijn om actoren bij schakelen of verwijderen uit het netwerk. Externe factoren Naast de interne processen die vormgeven aan verwachtingen en beloften zijn er ook processen van buitenaf die daarop effect hebben. Te denken valt aan veranderend overheidsbeleid dat andere technologische opties bevoordeelt. Hierdoor kan het niche vormingsproces gestopt worden. Van belang is dat ook deze externe ontwikkelingen waargenomen worden en worden bijgestuurd door bijvoorbeeld intensieve voorlichting van beleidsmakers.
3.2 Globaal en Locaal niveau Er wordt voor de drie centrale processen onderscheid gemaakt tussen locaal niveau en globaal niveau [11]. Op lokaal niveau worden projecten uitgevoerd. Dit kunnen laboratorium experimenten zijn alsook demonstratie projecten in het veld. Het betreft die actoren die nodig zijn voor het uitvoeren van experimenten op een bepaalde locatie. Dit lokale netwerk bestaat gedurende het uitvoeren van het project en wordt na beëindiging daarvan opgeheven. Het globale netwerk betreft actoren op een abstracter niveau.
20
Dit zijn bijvoorbeeld de landelijke overheid met betrekking tot subsidie en regelgeving en samenwerkingsverbanden op Europees en wereld niveau voor bijvoorbeeld het synchroniseren van onderzoek en ontwikkeling en opstellen van normering. Deel van het globale netwerk zijn ook milieuorganisaties die vanuit hun doelstellingen bijdrage leveren aan een verantwoorde introductie van nieuwe technologieën. Activiteiten op globaal niveau dienen de locale activiteiten te ondersteunen. Anderzijds geeft kennis opgedaan uit locale projecten richting aan beleid op globaal niveau, zie Figuur 6. Het globale niveau ontstaat geleidelijk naarmate er meer projecten onderzoeksresultaten teweeg brengen die aanleiding geven tot het ontstaan en groeien van een globaal niveau. In de figuur hieronder verloopt de tijd van links naar rechts waarbij de hoeveelheid kennis over de technologie toeneemt. Er is dus kennis uitwisseling tussen lokale projecten en niche niveau. De groei van kennis op niche niveau leid tot vorming van beleid, coördinatie en sturing naar de projecten toe. Er ontstaat een zichzelf verbeterende interactie tussen globaal en locaal niveau.
Globale Niche Vorming
Lokale projecten
Figuur 6 Ontwikkeling van technologie traject (bron; [11])
In de lokale en globale niche zijn verschillende type actoren te onderscheiden. Lokale projecten: • Gebruikers van de technologie • Onderzoeksinstellingen • Lokale overheden • Technologie producent • Project ontwikkelaar • Financiële instellingen • Uitvoerders van het project zoals installateurs • Technologie leverancier
21
Het niche niveau bevat onder andere: • Nationale en Europese overheid • Maatschappelijke groeperingen • Technologie platforms • Gebruikers organisaties Bij het formeren van het netwerk van actoren op lokaal en globaal niveau, moeten een aantal vragen opgelost worden. Deze vragen zijn: • Worden met de betrokken actoren al de belangrijke activiteiten afgedekt? • Zijn de machtsverhoudingen binnen het netwerk goed verdeeld? Het bepalen van de machtverhoudingen is lastig, maar kan bijvoorbeeld door het vergelijken van financiële middelen en de activiteiten of resultaten die een machtige actor opeist. Hierdoor kunnen minder grote actoren buiten spel komen te staan. • Is het netwerk flexibel genoeg om zich aan te passen aan veranderende interne en externe omstandigheden? • Zijn er factoren die verstorend werken binnen het netwerk? Te denken valt aan intellectueel eigendom, patenten en financiën. • Wie coördineert het netwerk en is dat de meest geschikte partij? Dergelijke vragen dienen gedurende formatie van het netwerk voortdurend beantwoord en gecontroleerd worden. Dit om na formatie van het netwerk een effectief en efficiënt netwerk te kunnen behouden.
3.3 SNM als gereedschap voor beleid Het introduceren van nieuwe technologie kan ook vanuit de overheid geïnitieerd worden. Hierbij opereert de overheid op globaal niche niveau en stimuleert een bepaalde technologie of meerdere technologieën om een maatschappelijk probleem op te lossen. Kemp e.a. [1] geven aan dat een dergelijk overheidsbeleid uit 5 stappen dient te bestaan. Deze stappen zijn: 1. Identificeren van de technologie of concept 2. Ontwerpen van experimenten 3. Implementeren van experimenten 4. Opschalen tot een niche markt 5. Afbouwen van beschermingsmaatregelen Identificeren van de technologie of concept Als voor een bepaald maatschappelijk probleem een oplossing gezocht dient te worden, is er in veel gevallen keuze uit meerdere technologische concepten om het probleem op te lossen. In de SNM literatuur wordt vaak de vervoersproblematiek daarvoor als voorbeeld gebruikt. Zo kan bijvoorbeeld voor het verbeteren van de luchtkwaliteit in de steden uit technologieën als de elektrische auto, LPG of aardgas als brandstof, hybride voertuigen of aanpassing van openbaar vervoer gekozen worden. Er moet een analyse gemaakt worden van plus en minpunten van de diverse technologische opties.
22
Vervolgens moet overwogen worden of voor één bepaalde technologie gekozen zal worden of dat men meerdere opties open wil laten om padafhankelijkheid te voorkomen. Te vroeg kiezen voor één technologie kan in een later stadium leiden tot het vast zitten aan een technologie die op dat moment niet meer de beste keuze is. Vooral wanneer forse investeringen gedaan zijn is de mate van verandering beperkt. Toch kan het vanwege financiële budgetten noodzakelijk zijn dat er in een vroeg stadium een keuze tussen technologieën gemaakt dient te worden. De keuze van technologie bepaalt ook in hoeverre deze afwijkt van de bestaande technologieën. Er kan gekozen worden voor een geleidelijke verandering naar een nieuwe technologie, of een radicale stap. Deze laatste brengt de meeste en grootste risico’s met zich mee, maar zal ook meer verregaande resultaten opleveren. Ontwerpen van een experiment Met het ontwerpen van een experiment wordt niet het experimenteren in een laboratorium bedoeld. Met een experiment wordt een project bedoeld dat in de praktijk uitgevoerd wordt. Daarbij is het in kaart brengen van het leertraject noodzakelijk. Met de experimenten wordt invulling gegeven aan de leerdoelen uit het leertraject met als doel om deze als terugkoppeling te gebruiken voor de ontwikkeling van de technologische niche. Vervolgens kan bepaald worden welke actoren er noodzakelijk zijn bij het uitvoeren van de experimenten. Het netwerk kan vervolgens opgebouwd te worden. Voor het uitvoeren van experimenten zijn ook beschermingsmaatregelen te treffen. Dit zijn maatregelen die experimenten mogelijk maken ondanks dat de technologie nog niet marktrijp is. Het bekendste voorbeeld hiervan zijn subsidies, die het mogelijk maken dat actoren betrokken blijven bij experimenten omdat de subsidie het aantrekkelijk maakt. Deze beschermingsmaatregelen dienen dusdanig geconstrueerd te zijn dat er een blijvende drijfveer ontstaat om het product technologisch te verbeteren of de kostprijs ervan te laten dalen. Dit is geen eenvoudige zaak, doordat een te snel afbouwen leidt tot het afhaken van actoren en zelfs tot het mislukken van marktintroductie. Een te geringe stimulans leidt tot onnodige uitgaven op lange termijn met daardoor verhoogde lasten voor de maatschappij. Flexibele stimulering lijkt een goede oplossing, doch dit brengt ook verhoogde onzekerheid met zich mee bij vooral die actoren die investeringen willen doen. Van belang is dat er in ieder geval duidelijkheid bestaat over de gekozen constructie en dat deze ook voor een redelijk lange termijn stabiel is. Dit ook weer om investeringen en daarmee betrokkenheid zeker te stellen. Implementatie van het experiment In het stadium dat de experimenten daadwerkelijk uitgevoerd worden, wordt communicatie met de buitenwereld van belang. Dit om en groter publiek te informeren over de technologie. Doel hiervan is dat belanghebbenden bijdragen tot het creëren van een niche markt. Het uitvoeren van het al eerder besproken leerproces is in deze fase de belangrijkste opgave. Opschalen tot een niche markt Op het moment dat kleine experimenten naar grotere projecten uitgebreid kunnen worden is aanpassing van het netwerk van actoren vereist. Was het mogelijk om producten te maken in een proefomgeving, is voor grotere oplages het inschakelen van producenten noodzakelijk. Hiermee wordt de tijdrovende en kostbare prototypeproductie omgevormd naar efficiënte serieproductie. Op dat moment dient er ook een orgaan opgezet te worden die uitstijgt boven de projecten en coördinatie verzorgd. Hiermee ontstaat het al eerder besproken globaal niche niveau.
23
Ook kan in dit stadium aansluiting gezocht worden met nationaal of Europees beleid betreffende duurzame technologie. Deze aansluiting is niet vanzelfsprekend. Het ontbreken van beleid op een bepaald technologisch terrein kan een sterke barrière zijn voor het expanderen van de technologie tot een niche markt. Invloed op het ontstaan of aanpassen van bestaand beleid is vaak een moeizame tot onmogelijke opgave. Toch dient men te onderzoeken waar aansluiting mogelijk is, ook al is de directe bijdrage daarvan gering. Het creëren van bewustzijn bij overheden kan in dat geval toch een belangrijk gewin zijn. Evalueren van beschermingsmaatregelen Als beschermingsmaatregelen zijn getroffen die specifiek bedoeld zijn voor experimenten of demonstratie projecten, kan een omvorming naar generieke bescherming noodzakelijk zijn. Dit kunnen bijvoorbeeld terugleververgoedingen zijn in het geval van duurzame elektriciteit, of een vrijstelling van wegenbelasting in het geval van duurzaam transport. Op de lange termijn dienen de beschermingsmaatregelen opgeheven te worden. In de ideale situatie is de technologie dusdanig ver ontwikkeld dat deze aan de krachten van de markt blootgesteld kan worden. Hiermee wordt bedoeld dat het de concurrentie aan kan gaan met alternatieve technologieën of met de gevestigde technologie. Een andere reden om bescherming op te heffen is als de resultaten van de experimenten het voortzetten ervan niet meer rechtvaardigen. Men dient er van te voren rekening mee te houden dat beëindiging van het experiment ook het inzetten van middelen vereist. Zo kan het noodzakelijk zijn om een testinstallatie te verwijderen van een gebouw, waarbij deze weer in oorspronkelijke staat teruggebracht moet worden. Belangrijk is dat zelfs uit mislukking geleerd kan worden, waardoor toekomstige projecten een grotere kans van slagen hebben.
24
4
Analyse van PVT
In dit hoofdstuk wordt een analyse gegeven van de huidige status van PVT. Dit wordt onderzocht aan de hand van het SNM model dat in het voorgaande hoofdstuk beschreven is. Als eerste wil ik een korte geschiedenis geven van PVT. Dit om duidelijk te maken aan de hand van de historie, hoe men tot de huidige stand van zaken is gekomen. Vervolgens wordt een overzicht gegeven van de experimenten op lokaal niveau zoals die zijn of worden uitgevoerd. Van de experimenten wordt een overzicht gegeven van de drie centrale processen zoals die in het SNM model gegeven zijn, het netwerk van actoren, beloften en verwachtingen en het leerproces. Van elk experiment wordt een analyse gemaakt. Hetzelfde wordt ook voor het globale niche niveau weergegeven. Afsluitend zal een conclusie worden gegeven.
4.1 De historie van PVT Halverwege de jaren “70” begon onderzoek naar het combineren van zonnecellen en zonthermische systemen. Dit onderzoek werd verricht aan internationale onderzoeksinstellingen. Het doel van dat onderzoek was het verbeteren van de warmteoverdracht van de zonnecel naar lucht of water. In Nederland is het werk van de Vries [12] uit 1998, het eerste initiatief op dit gebied. Het doel van dit werk is om enkele varianten van PVT modules te ontwerpen, daarvan een model te maken en deze onderling te vergelijken. Daarnaast is ook een prototype gebouwd om het betreffende model te verifiëren. Conclusie van het onderzoek in energetische zin is dat de thermische opbrengst 22% is voor onafgedekt, 33% voor afgedekte PVT en 54% voor zonthermische modules. De elektrische opbrengst is 7.7% voor onafgedekt, 6.7 voor afgedekte PVT en 7.2% voor PV modules. Na afsluiting van dit promotie onderzoek is het werk voortgezet aan de TUE onder leiding van professor R. van Zolingen. De Vries en zijn co-promoter W. van Helden zetten het werk voort bij ECN. In 2001 wordt bij ECN een direct gelamineerde PVT module gebouwd en worden computer modellen gemaakt om het gedrag en resultaten van diverse fysische factoren te voorspellen. De resultaten voor thermisch rendement van 22.1% en elektrisch rendement van en 6.8%, komen goed overeen met het werk uit 1998, hierbij uitgaande van een systeem voor tapwater verwarming met onafgedekte PVT. In 2002 resulteert vervolg modelleringen in een verhoging van thermisch rendement tot 49.9% door verbeteringen in emissiefactoren en optische efficiëntie. Dezelfde resultaten worden door de Vries in 1998 ook al gegeven als resultaat van verbetering van verliesfactoren.
25
4.2 Lokaal project niveau In deze paragraaf wordt een overzicht gegeven van de experimenten die op lokaal niveau zijn, of worden uitgevoerd. In Figuur 6 wordt weergegeven hoe een niche ontstaat door projecten op lokaal niveau en een zich ontwikkelende niche op globaal niveau. De hieronder beschreven projecten kunnen gepositioneerd worden op lokaal niveau zoals in Figuur 6 is weergegeven. De scope van de beschreven projecten wordt beperkt tot initiatieven vanuit Nederland. De experimenten worden weergegeven aan de hand van de drie centrale processen gedefinieerd door het SNM model. Vervolgens wordt een analyse gemaakt van die processen. Op lokaal niveau worden drie groepen van experimenten onderscheiden, de onderzoeksprojecten van onderzoeksinstellingen, het RES demonstratie project en nieuwe projecten. 4.2.1 Onderzoeksprojecten In eerste instantie zijn werkzaamheden aan PVT voornamelijk uitgevoerd aan de onderzoekinstellingen. Hierbij worden experimenten gedaan aan PVT modules alsook modellen gemaakt ter theoretische ondersteuning. Netwerk van actoren In de situatie van de onderzoeksprojecten is er veelal uit 1 partij die begint met de onderzoeken uit te voeren. Naarmate deze onderzoeksprojecten verder vorderen, worden ook andere partijen bij het onderzoek betrokken en wordt daarmee het netwerk van actoren opgebouwd. Het modelleren van PVT wordt uitgevoerd binnen de onderzoeksinstellingen ECN en TUE. Naarmate onderzoeksprojecten groter zijn qua omvang, worden ook andere actoren daarbij betroken. Hierdoor ontstonden samenwerkingsverbanden zoals ECN en TUE en ShellSolar. Hieronder wordt een beschrijving gegeven van de actoren en hun activiteiten TUE Aan de Technische Universiteit Eindhoven, is men onder leiding van professor R. van Zolingen aan de faculteit werktuigbouwkunde, vakgroep energietechnologie, werkzaam aan PVT. In die vakgroep wordt onderzoek gedaan naar de absorptiefactor van de zonnecel. Er worden modellen gemaakt en metingen verricht aan deze absorptiefactor. Daarnaast worden nieuwe concepten ontwikkeld. Hierbij worden, afhankelijk van het type zonnecel een daarvoor specifiek ontwerp van het PVT paneel gemaakt, met als doel het rendement te verhogen. Ook wordt op systeemniveau onderzoek gedaan naar optimalisatie tussen PVT panelen en overige systeemcomponenten. Het belang van de TUE bij PVT is onder andere een Europees octrooi dat aan de hand van het onderzoek van de Vries aan de TUE is verleend. Dit octrooi is geregistreerd onder nummer EP1012886. ShellSolar ShellSolar is al vanaf het onderzoek van de Vries betrokken geweest bij de ontwikkeling van PVT. Dit voornamelijk door professor R van Zolingen die naast de TUE ook werkzaam was bij ShellSolar. Omdat ook ECN betrekkingen heeft met de TUE ontstond daardoor het samenwerkingsverband tussen TUE, ECN en ShellSolar. Tijdens het genoemde onderzoek van de Vries, was ShellSolar nog gevestigd in Helmond.
26
In februari 2006 zijn de activiteiten van ShellSolar op het gebied van silicium overgenomen door SolarWorld. Shell concentreert zich nu volledig op de dunne film techniek CIS (Copper Indium Diselenide). ECN Bij ECN wordt binnen de unit “Energie in de Gebouwde Omgeving”, EGON, door de PVT-groep onderzoek verricht aan PVT technologie. De groep staat onder leiding van Wim van Helden. De activiteiten van de onderzoeksgroep zijn het modelleren van PVT concepten, bouwen van prototypes, systeemoptimalisatie, meten en modelleren van stagnatietemperaturen. Stagnatietemperaturen zijn temperaturen die bereikt worden als de module geen koeling meer heeft. Dit kan bijvoorbeeld optreden als pompen of kleppen defect raken. Daarnaast is men als ECN betrokken bij de samenwerkingsverbanden PVT-forum en de IEA SHC Task 35. In Nederland is het promotie onderzoek van De Vries [12] , het eerste onderzoek dat werd uitgevoerd. Doordat naast modellering, ook hardware gebouwd moest worden zijn er meerdere actoren betrokken geweest bij dat promotieonderzoek. Het netwerk bestaat uit de volgende actoren: − TUE, plaats waar het onderzoek wordt uitgevoerd − Stan Ackermans instituut, ondersteuning bij het PVT ontwerp − ShellSolar, betrokken bij de bouw van het prototype − ECN en TNO, faciliteren van stages. Articuleren van verwachtingen en beloften Het articuleren van beloften en verwachtingen vanuit de onderzoeksprojecten wordt veelal gedaan door middel van publicaties van de onderzoeksresultaten maar ook in folders en internet sites. Zo wordt in de publicatie over de energie opbrengst [13] de volgende voordelen van PVT genoemd; − Hogere opbrengst van PVT t.o.v. een vergelijkbaar oppervlak dat voor de helft is gevuld met PV en de andere helft met zonthermische collectoren. − Esthetisch voordeel door een uniform uiterlijk van de installatie. − Verhoogde elektrische opbrengst door lagere zonneceltemperatuur In de publicatie over het vergelijken van diverse PVT concepten [14] worden ook voordelen van hogere opbrengst en esthetische voordeel vernoemd. Daaraan wordt toegevoegd dat de installatiekosten mogelijk geringer zijn voor PVT ten opzichte van PV en zonthermisch wanneer deze separaat geïnstalleerd worden. Leerproces In de publicatie van Zondag et. al. [7] wordt een overzicht gegeven van de lessen die men tot 2005 op het gebied van PVT heeft geleerd. Hieronder wordt een overzicht gegeven van het geleerde: − Vergeleken met zonthermisch heeft een afgedekte PVT module, ongeveer een 40% lagere thermische opbrengt. − Een onafgedekt PVT paneel levert meer elektrische energie dan een afgedekt PVT paneel. Dit doordat de reflectieverliezen hoger zijn voor afgedekte modules. Vergeleken met PV is de opbrengst lager vanwege hogere reflectieverliezen. Doch deze worden gecompenseerd door een hogere opbrengst vanwege de lagere celtemperatuur van PVT. Het toepassen van ultra transparant glas kan deze reflectie verkleinen. 27
− Combinatie van PVT met warmteopslag in de grond waarbij gebruik gemaakt wordt van een warmtepomp is geanalyseerd en niet efficiënt bevonden [10]. De warmteopbrengst van de warmtepomp wordt maar marginaal beter. Vooral in de situatie waarbij ook van koeling gebruik wordt gemaakt, waarbij warmte in de zomer uit het huis wordt gehaald en in de bodem wordt opgeslagen, is er geen meerwaarde door de toepassing van PVT. − Door de warmte van de PVT module direct aan de warmtepomp te leveren zou een goedkoper systeem kunnen ontstaan doordat de bodemwarmtewisselaar achterwege kan blijven. Echter door het niet samenvallen van de vraag naar warmte en het aanbod van warme voor ruimteverwarming is dit geen reële optie. − Op het gebied van fabricagetechnieken zijn er de afgelopen jaren veel studies verricht. De eenvoudigste techniek is het lijmen van de PV cellen direct op de thermische absorber. Problemen die daarbij optreden is het insluiten van lucht. Dit kan tijdens bedrijf “hot spots”opleveren die de werking van de PV cellen ondermijnen. Ook het homogeen aanbrengen van de lijm vormt een probleem. Een meer geavanceerde techniek is het lamineren van al de componenten in één keer. Aandachtspunt is de elektrische isolatie tussen metalen absorber en de PV cellen. − Als de PVT module zijn warmte niet kwijt kan, door het defect raken van een pomp bijvoorbeeld, zal de temperatuur van de module sterk toenemen. Dit wordt stagnatietemperatuur genoemd. Voor onafgedekte modules zijn temperaturen van 85°C gemeten terwijl voor afgedekte modules, temperaturen van 126°C werden gemeten door ECN. Dergelijke temperaturen stellen hoge eisen aan de toe te passen constructiematerialen. Bij ECN heeft men enkele afgedekte PVT modules al 4 jaar op een testdak geplaatst die het gehele jaar zonder koeling worden bedreven. Elk jaar wordt daarvan getest wat het effect is en wat de elektrische prestaties zijn. Vooralsnog zijn daarbij geen problemen geconstateerd. − Een thermische schok ontstaat nadat er in de situatie van stagnatie en de daarbij behorende hoge temperaturen, ineens koud water door de module gaat stromen. Hierbij krimpen materialen niet gelijktijdig waardoor er verhoogde mechanische stress in de module ontstaat. Tijdens testen van ECN zijn er geen problemen geconstateerd. − Het absorberen van zo veel mogelijk energie is voor een PVT module een belangrijke factor in de hoeveelheid nuttige energie die de module produceert. Een zonecel absorbeert zonne-energie redelijk goed, doch energie met lage golflengte wordt voor een groot gedeelte gereflecteerd. Er wordt dan ook onderzoek gedaan naar het verbeteren van het absorptievermogen. Een verbetering van die factor is te bereiken door gebruik te maken van een zwarte in plaats van witte folie aan de achterkant van het zonnepaneel. Ook kan men gebruik maken van teksturering die de absorptie factor kan vergroten. Het zwart maken van de contacten aan de bovenkant van de cel is uit economisch oogpunt onrendabel gebleken. Bovenstaande verbeteringen houden wel in dat er geen gebruik gemaakt kan worden van standaard zonnecellen. Aangezien investeringen voor het opzetten van een productielijn groot zijn, zal de productie van specifieke zonnecellen voor PVT toepassingen vooralsnog onrendabel zijn. Daarom richt het onderzoek zich op bepalen van de beste eigenschappen van de standaard verkrijgbare zonnecellen voor toepassing in PVT modules. − De thermische weerstand tussen de zonnecel en de absorber is van groot belang voor het rendement van de module. Vooral voor onafgedekte PVT modules is dit een belangrijke factor. Het insluiten van lucht tijdens het productie proces kan een lokale grote thermische weerstand te weeg brengen. Dit moet dan ook zo veel mogelijk vermeden worden. 28
Vanwege dit effect worden klemconstructies om de zonnecel op de absorber te monteren, afgeraden. − In zonthermische modules wordt vaak gebruik gemaakt van spectraal selectieve lagen. Dit houdt in dat het absorptievermogen van zonlicht groot is, doch dat uitstraling van energie bij temperaturen van de absorber zelf, minimaal zijn. De afdekglasplaat straalt relatief veel energie uit. Het is mogelijk om een spectraal selectieve laag aan te brengen aan de binnenkant van de glasplaat om de uitstraling te beperken. Deze techniek wordt ook toegepast bij HR glas. Deze laag reflecteert warmte terug naar binnen terwijl zonlicht toch doorgelaten wordt. Het is gebleken dat lagen zoals die nu op HR glas worden aangebracht echter niet transparant genoeg zijn voor PVT toepassingen. Ook zou het mogelijk zijn cellen toe te passen die van zichzelf al een lage emissiefactor hebben. Onderzoek daaraan wordt op de TUE verricht. Ook hier geldt dat het toepassen van cellen die niet standaard zijn, de kostprijs van de PVT module sterk zullen beïnvloeden. − Op het gebied van de elektrische verbindingen blijkt dat het in serie schakelen van cellen voor PVT toepassingen het meest geschikt is. Dit omdat cellen verschillende temperaturen kunnen hebben. Analyse van onderzoeksprojecten De bovengenoemde beloften en verwachtingen van PVT worden bijvoorbeeld in folders en op websites gearticuleerd. De nadelen of minpunten van PVT ten opzichte van PV en zonthermisch zijn niet in promotie materiaal te lezen. Deze minpunten zijn wel uit artikelen te destilleren die over PVT zijn gepubliceerd. In die publicaties komen de onderstaande punten naar boven: − De kosten van een PVT systeem is niet lager dan van gescheiden PV en zonthermische systemen [9], [5]. Met kosten worden de totale aanschaf kosten van het systeem bedoeld, dus materiaal inclusief montage werkzaamheden. − De thermische opbrengst van een afgedekt PVT paneel is 40% lager dan van een qua afmeting vergelijkbaar zonnecollector systeem. Tijdens het interview bij ECN werd 1,2GJ/m²j voor afgedekte en 0.8GJ/m²j primaire energie voor onafgedekte PVT gegeven. Omrekenen naar werkelijk opgewekte energie levert respectievelijk 0.78GJ/m²j voor afgedekte PVT en 0.52GJ/m²j. De opbrengst van een zonnecollector is volgens Ecofys via “www.zonnewijzer.nl”, 1.32GJ/m²j. Ten opzicht van een zonnecollector levert een onafgedekte PVT module dus 60% minder thermische energie. De elektrische opbrengsten wijken niet significant af van opwekking door middel van zonnepanelen. − Aanschaf van een PVT systeem gaat ook gepaard met het aanschaffen van een aanvullende installatie. Dit kan variëren van tapwaterverwarming tot ruimteverwarmingsinstallatie. Dit kan bijvoorbeeld het geval zijn wanneer bij renovatie, ook de warmwaterinstallatie vervangen dient te worden. PV modules kunnen echter onafhankelijk van de toestand van het huis geplaatst worden. Aansluiten op de bestaande elektrische installatie is voldoende om het systeem in werking te stellen. Er is dus een afhankelijkheid met de bestaande verwarmingsinstallatie. Voor nieuwbouw geldt deze beperking niet. Daar kan direct gekozen worden voor het aanschaffen van een PVT systeem. − De grootte van het systeem wordt beperkt door de behoefte aan warm water. Dat wil zeggen dat er bijvoorbeeld met 6m2 volstaan kan worden. Mocht er behoefte zijn aan meer elektrisch vermogen dan zal men PV modules bij plaatsen en niet de duurdere PVT modules. Dit omdat men met een overschot aan warmte nergens heen kan. Dit zouden gemiste inkomsten kunnen betekenen voor de PVT leverancier en producent.
29
− Het ontbreken van seizoensopslag van warmte leidt tot een beperkte mogelijkheid tot ruimte verwarming. Uit een onderzoek van ECN blijkt ook dat de toegevoegde waarde van warmteopslag in de grond middels PVT, in combinatie met een warmtepomp, marginaal is [10]. Conclusie hieruit is dat ruimteverwarming met een warmtepomp die gebruik maakt van bodemwarmte, zonder PVT-systeem een financieel voordeligere optie is. Om het elektrische verbruik van de warmtepomp te compenseren zou men in dat geval PV panelen kunnen plaatsen. Toch wordt in recentere publicaties, warmte opslag in de grond als mogelijke toepassing van PVT weergegeven. Zie http://www.pvtforum.org/pvtrand.pdf. De verwachtingen en beloften zijn daarop dus nog niet aangepast. − Warmwateropwekking middels vacuüm buizen neemt toe in populariteit. Aangezien er door de hoge temperaturen van een vacuüm buis, geen PVT toepassing daarvoor mogelijk is, zal een bepaald marktaandeel voor tapwater verwarming hierdoor ingenomen worden. Toch zijn er ook publicaties [16] die aangeven dat het verschil in opbrengst van een zonnecollector ten opzichte van een vacuüm buis gering is. Daarbij wordt zelfs aangegeven dat de opbrengst in de wintermaanden van een vlakke-plaat zonnecollector hoger is. Deze conclusie zou ook voordelig kunnen zijn voor PVT toepassingen. Meer vergelijkend onderzoek is gewenst om de bedreiging van vacuüm buizen mogelijk te relativeren. − Seizoensopslag van energie voor ruimteverwarming zou in de nabije toekomst door middel van een thermo-chemisch proces kunnen gebeuren. Daarvoor zijn hoge temperatuur vacuüm buis collectoren geschikter. Dit omdat deze de tijdsspanne waarin energie opgeslagen kan worden verruimt. Dit vormt een bedreiging voor PVT als mogelijke toepassing voor ruimteverwarming. − Punt van kritiek is dat bij het testen van stagnatie-effecten bij ECN, de betreffende modules niet elektrisch belast worden zoals tijdens het interview bij ECN werd vermeld. Dit zou een ander resultaat kunnen opleveren bij de beoordeling van de effecten die dat op de module heeft. Tijdens het interview dat bij ECN plaatsvond wordt nog een aanvullend voordeel gegeven van PVT. Door toepassing van PVT kan gemakkelijker aan de energieprestatienorm, EPN worden voldaan. Bij het plaatsten van PVT modules hoeft dan bijvoorbeeld minder aan isolatiemateriaal uitgegeven te worden. Dit geldt voor nieuwbouw maar ook voor renovatie. Deze verwachting is vooralsnog niet terug te vinden in de literatuur. Daarnaast is dit geen unieke eigenschap van PVT, immers ditzelfde geldt ook voor puur zonthermische systemen. 4.2.2 RES complex Voor de analyse van het RES complex is gebruik gemaakt van publikaties, internetbronnen als ook een interview met dhr. R van Zolingen. Voor PVT technologie is er één project opgestart waarvan de onderzoeksresultaten beschikbaar zijn [8]. Het betreft het complex van “Renewable Energy Services” (RES) in Kings Langley, Engeland. In dat project worden diverse duurzame energie technologieën toegepast. Hiervan is PVT een onderdeel. Het collectorsysteem bestaat uit 54m² PVT collectoren. Daarnaast zijn ook 116m² zonthermische modules geplaatst In de winter wordt met de opgewekte warmte, ventilatielucht voorverwarmt. In de zomerperiode wordt warmte opgeslagen in een groot bassin van 1100m³. Van de diverse duurzame energie technologieën die in dit project toegepast worden zal alleen PVT en de met PVT gerelateerde technieken besproken worden. 30
Figuur 7 PVT panelen op het RES complex (bron:ECN)
Netwerk van actoren Bij het uitvoeren van het RES project zijn een aantal actoren betrokken dit een netwerk vormden. Hieronder worden de actoren weergegeven. Renewable energy services RES is een ingenieursorganisatie die projecten ontwikkelt waarin duurzame energie technologieën worden toegepast. Zij zijn voornamelijk gespecialiseerd in middelgrote tot grote windenergie projecten. Nu wilde de RES organisatie zich beter profileren met duurzame energie. Hiervoor ging men op zoek naar nieuw hoofdkantoor dat een duurzame uitstraling diende te hebben. Het complex Beaufort Court werd uitgekozen als nieuw hoofdkantoor. Hiervoor diende het bestaande gebouw ingrijpend te worden gerenoveerd. Voor die renovatie is contact gezocht met Studio-E architects. Zijn waren verantwoordelijk voor de verbouwing en hadden daarmee ook de leiding over het project. Doordat het project een duurzame uitstraling moest hebben werden diverse duurzame energie technologieën ingezet. Om de kosten daarvoor te reduceren is er een Europees project van gemaakt dat subsidie verleende voor de verbouwing. Hieraan waren wel enkele voorwaarden verbonden. Er moest gebruik gemaakt worden van vernieuwende energie technologieën. Vanwege die voorwaarde is contact gezocht met Shell-UK waarbij deze aangaf dat zij met PV waar mogelijk ondersteuning zouden geven. Er waren door RES al contacten met ECN. Zij vonden als vernieuwend element voor het RES complex de toepassing van PVT. Mede daardoor zijn de subsidies voor Beaufort Court goedgekeurd.
31
ECN In het RES project heeft ECN bijgedragen aan de ontwikkeling van de PVT module. Doordat er nog geen productiecapaciteit was voor PVT modules is bij ECN een kleine productie opstelling gemaakt waar de PVT panelen zijn geproduceerd en kon daarmee de relatief kleine oplage bij ECN geproduceerd worden. Hierdoor kon men bij ECN ervaring opdoen met het lamineren van de zonnecel en absorber tot één geheel. Dit nieuwe productieproces was reeds eerder door Shell Solar, ZEN, en ECN ontwikkeld. Na fabricage zijn de PVT panelen bij ECN getest. ShellSolar ShellSolar is al vanaf het onderzoek van de Vries betrokken bij de ontwikkeling van PVT. Dit voornamelijk door professor R. van Zolingen die naast de TUE ook werkzaam is bij ShellSolar. Omdat ook ECN betrekkingen heeft met de TUE ontstond daardoor het samenwerkingsverband tussen TUE, ECN en ShellSolar. ShellSolar is over genomen door SolarWorld in februari 2006. ZEN ZEN is een bedrijf dat gespecialiseerd is in zonthermische systemen. Tijdens het eerste grote demonstratie project dat werd uitgevoerd in Engeland, het Beaufort Court project, heeft ZEN bijgedragen aan de ontwikkeling van het PVT productie proces. Na productie van de PVT modules zijn deze door ZEN samengevoegd tot eenheden van 10 PVT modules. Ook de elektrische verbindingen van de afzonderlijke modules hebben zij voor hun rekening genomen. Het installeren van de eenheden op het RES complex is onder hun leiding uitgevoerd. De belangstelling voor PVT lag voornamelijk in de persoonlijke interesse van enkele individuen. Na wisseling van het bestuur verviel bij ZEN deze interesse voor PVT. Esbensen Esbensen is een ingenieursbureau dat zich specialiseert op het gebied van duurzame energie in gebouwen. Zij zijn betrokken op internationaal niveau bij onderzoek aan duurzame energie. Tijdens het RES project zijn zij verantwoordelijk geweest voor het meten van de energieopbrengsten zowel elektrisch als thermisch. Esbensen is gestationeerd in Denemarken en telt 30 werknemers. Europese Commissie De Europese Commissie voorziet het RES project van financiën onder het FP5 onderzoeksprogramma van de EU. Zij geven een looptijd van 49 maanden eindigend in januari 2004. SenterNovem SenterNovem is een agentschap van het Ministerie van Economische zaken. Deze organisatie bundelt kennis over innovatie, energie, klimaat, milieu en leefomgeving. Het toenmalige Novem was in het RES project, deels verantwoordelijk voor financiering. Exacte gegevens over de hoogte en structuur van de financiering is niet bekend. In 2004 zijn de overheidsinstellingen Senter en Novem samengevoegd tot SenterNovem.
32
Articuleren van verwachtingen en beloften Over het RES project is een aankondiging hierover gepresenteerd op de conferentie over PV technologie in Rome in oktober 2001 [15]. In de betreffende presentatie worden enkele voordelen van het gebruik van PVT genoemd. Deze zijn; hogere opbrengst vergeleken met PV en zonthermisch separaat opgesteld, reduceren van materiaal en arbeidskosten die mogelijk leiden tot een lagere prijs per joule en het esthetische voordeel van PVT. Er worden getallen gegeven met betrekking tot het rendement van PVT ten opzichte van PV en zonnecollectoren. Voor de PVT module wordt een thermisch rendement gegeven van 0.64. Een zonthermisch systeem heeft een rendement van 0.88. Om een vergelijk te kunnen maken tussen beide opbrengsten wordt van de 0.88, het gedeelte afgetrokken dat bij PVT voor elektrische omzetting gebruikt wordt. Men rekent daardoor met een rendement van 0.79 voor zonthermische modulen. Wat men dus qua rendementen vergelijkt is 0.64 voor PVT en 0.79 voor zonthermisch. Leerproces Installatie van de PVT modules De PVT modules zijn geproduceerd in samenwerking van ShellSolar, ECN en ZEN. Na uitvoerige controle bij ECN zijn de 70 PVT panelen samengevoegd tot 7 modules. Dit werk is uitgevoerd door ZEN. Ondanks het vele bedradingwerk en de licht gebolde PVT paneel, veroorzaakt door het lamineerproces, zijn er geen problemen opgetreden. Vervolgens zijn de modules naar het RES complex getransporteerd en op één van de bijgebouwen geïnstalleerd. Eerste resultaten De thermische opbrengst van 54m² PVT panelen is 7MWh/jaar geweest. Daarnaast wordt de totale thermische opbrengst van de collectoren gegeven en is 34MWh/j geweest. Resultaten van de elektrische opbrengst zijn niet beschikbaar doordat er problemen zijn geweest met de omvormers, die de opgewekte stroom omzetten in een wisselspanning die gekoppeld kan worden aan de elektriciteitsinstallatie. Daarom is er een schatting gedaan van de jaarlijkse opbrengst die op 3,5MWh/j uitkomt. Analyse van het RES experiment Ten aanzien van de eerste opbrengsten kan het volgende berekend worden. De thermische opbrengst van 7MWh/j voor de PVT modules is gelijk aan 129kWh/m² per jaar. De opbrengst van de zonthermische collector is 34MWh/j - 7MWh/j = 27MWh/j. Per oppervlakte eenheid is dat 232kWh/m² per jaar . Deelt men beide opbrengsten met elkaar dan blijkt dat de PVT panelen 44% minder thermische opbrengst hebben per vierante meter in vergelijking met puur zonthermische systemen. Dit resultaat komt goed met de 40% die door Zondag [7] wordt genoemd. Minder goed komt dit resultaat overeen met de eerder genoemde verwachting in de presentatie in Rome uit 2001 [15]. Rekent men daarvan de verhoudingsgetallen uit dan komt men op (1- 0.64/.88) *100% = 27% minder opbrengst van PVT ten opzichte van zonthermisch. Het verschil tussen 44% minder opbrengst van de gemeten waarden ten opzichte van de verwachte 27% minder opbrengst van de verwachte waarde is een significant verschil. Duidelijk moet worden waar de verschillen tussen verwachting en gemeten resultaat vandaan komt. Uit recente gegevens van het RES complex, verkregen via de RES website, wordt de opbrengst gegeven van 59000kWh door 55m² PVT en 115m² zonnecollectoren tezamen, gemeten van september 2004 tot augustus 2005. Uitgaande van dezelfde opbrengstverhouding als hierboven berekent, wordt met het PVT paneel 225kWh/m²j thermisch opgebracht. Dit is gelijk aan 810MJ/m²j. Ecofys geeft via de website “zonnewijzer” aan dat de opbrengst van een zonnecollector 1320MJ/m² per jaar is.
33
Uitgaande dat PVT 40% minder opbrengst heeft ten opzichte van zonthermisch, gegeven door Zondag [7], geeft dat 792MJ/m²j. Dit komt goed overeen met de berekende opbrengst van 810MJ/m²j. De geschatte elektrische opbrengst van 3,5MWh/jaar komt overeen met 65kWh per vierkante meter per jaar. Vergeleken met de Nederlandse situatie waar met 100kWh/m² per jaar (bron ECN) wordt gerekend en dat op dezelfde breedtegraad ligt, is dit aan de lage kant. Niet perfecte oriëntatie ten opzicht van de zon of het gebruikte soort zonnecel of de weerssituatie van dat jaar, kunnen een oorzaak daarvoor zijn, doch daarover zijn geen gegevens bekend. Doordat er tijdens gebruik problemen waren met de warm water afvoer van één van de panelen, heeft deze een lange periode in stagnatie gezeten. Er zijn temperaturen waargenomen van 240ºC. Dit is 114ºC hoger dan eerdere waarnemingen van ECN [7]. Er wordt geen verklaring gegeven voor dit grote verschil. Oorzaak daarvan kan zitten in het verschil tussen de geïntegreerde montage bij het RES complex en de montage op het dak bij de testopstelling bij ECN. Qua duurzaamheidtesten kun je 126ºC en 240ºC niet met elkaar vergelijken en zouden aanvullende duurzaamheidtesten gedaan dienen te worden in het geval van geïntegreerde dakmontage. Ook testen van thermische schokken zouden bij dergelijk hoge temperaturen herhaald moeten worden. De gearticuleerde verwachtingen en beloften uit 2001 [15], zijn niet als leerdoel terug te vinden in de resultaten van het RES complex. Hogere opbrengst per m² kan niet uit de data geconcludeerd worden doordat op het RES complex geen PV panelen zijn geïnstalleerd. Hierdoor kunnen ook geen uitspraken over esthetisch voordeel worden getoetst en zijn eventuele lagere installatiekosten ook niet te verifiëren. Dit is een gemiste kans, omdat men toen al deze verwachting en beloften had kunnen toetsen en dat kunnen articuleren naar belangstellenden. De reden hiervoor zou het beperkte budget zijn en het feit dat PV als toepassing niet nieuw was. Men had echter een kleine referentie-installatie kunnen plaatsen als onderdeel van één van de 10 modules, waar dan enkele m² (onafgedekte) PV was geplaats. De totaal kosten zouden dan niet significant veranderen, maar men had dan wel de beschikking over meetdata om PVT en PV kwantitatief met elkaar te kunnen vergelijken. Met andere woorden, het budget argument is niet overtuigend.
34
4.2.3 Eerste Nederlandse projecten In 2006 en 2007 zijn drie nieuwe experimenten in uitvoering of voorbereiding. Het betreft de volgende projecten: − In Zoetermeer wordt 42.2m² PVT op een overheidskantoorgebouw geplaatst. Daarnaast worden ook PV panelen en zonthermische panelen geplaatst. Door ECN worden de prestaties van de drie typen systemen gemeten en vergeleken met elkaar. − In Alkmaar worden woningen gerenoveerd waarbij in eerste instantie 5 huizen worden voorzien van een PVT installatie. Vervolgens wordt het project, in geval van succes, uitgebreid tot 154 woningen. Dit project wordt deels gefinancierd onder het EOS DEMO programma van SenterNovem. Er is nog geen definitieve beslissing genomen of dit project wordt uitgevoerd. − Op een gebouw voor huisvesting van meerdere gezinnen in Enschede, wordt ook een combinatie van PV, PVT en zonthermisch geplaatst. Het betreft plaatsing van 20 m² PVT, 30 m² PV en 20 m² zonthermische modules. De zonnewarmte wordt gebruikt voor verwarming van tapwater. Ook dit laatste project wordt deels gefinancierd door het EOS DEMO programma. Bovenstaande projecten worden allen gemonitord vanuit het IEA SHC task 35 samenwerkingsverband, zie paragraaf 4.3.1. De bovenstaande projecten staan aan het eind van 2006, begin 2007, gereed om uitgevoerd te worden. Er is weinig informatie beschikbaar over de eerste Nederlandse projecten in de vorm van publicaties. Het project te Alkmaar is uitgekozen om middels enkele interviews informatie te verzamelen. 4.2.4 Het project te Alkmaar Om een analyse te kunnen maken van het project te Alkmaar zijn de volgende actoren geïnterviewd; PVTwins, de woningbouwcoöperatie, de installateur en de gemeente. Het interview met PVTwins betreft een telefonisch interview, terwijl de anderen persoonlijk zijn geïnterviewd. De opzet van het interview was dusdanig dat er naast algemene informatie betreffende het project, de vragen vooral waren opgezet rond het netwerk van actoren, beloften en verwachtingen en leerprocessen. Opzet van het project De woningen in het project zijn gelegen in de Graalstraat en omgeving te Alkmaar en zijn in bezit van de woningbouwcoöperatie Woonwaard. De bebouwing is vrij monotoon van opzet en de leeftijd van de bewoners is relatief hoog. Om de huizen weer 25 tot 40 jaar in de markt te kunnen zetten en daardoor een jonger publiek aan te trekken, worden zij gerenoveerd en wordt het aanzien aantrekkelijker gemaakt. In het eerste stadium zal er een proefblok van 5 woningen worden gerenoveerd. Eén van deze woningen zal onbewoond blijven en als bezichtigingwoning dienst doen. Hier kunnen de bewoners bekijken wat de renovatie inhoudt en kennis opdoen van de nieuwe technieken. Onderdeel van de renovatie is dat de woningen worden “opgetopt”. Optoppen houdt in dat het dak verhoogd wordt en een dakkapel wordt geplaatst. Hierdoor komt meer ruimte beschikbaar voor woonfuncties in plaats van opslag/zolder. Er kan bijvoorbeeld een slaapkamer of hobbykamer gerealiseerd worden. De helft van de 150 woningen worden na renovatie verkocht. Dit eveneens om de sociale samenstelling van de buurt te veranderen. 35
In Alkmaar wordt jaarlijks een zonne-energie markt georganiseerd. Daar werd enkele jaren geleden het PVT concept getoond. De woningbouwcoöperatie kwam als bezoeker in aanraking met PVT. De interesse werd gewekt door de mogelijkheid tot combineren van hogere energieopbrengst per m² en het beperkte dakoppervlak dat bij huurwoningen tot de beschikking staat. Dit oppervlak is beperkt door (toekomstige) dakkapellen, dakramen en schoorstenen. Daarnaast uitte men een meer persoonlijke mening dat bij het uitblijven van thermische warmte in de winter, er in ieder geval nog elektriciteit wordt opgewekt. Een dakvullend PVT systeem voor lage temperatuur ruimte verwarming is geen optie gebleken vanwege het verregaande ingrijpen in de vloerconstructie waar de woningen niet geschikt voor bleken. Qua omvang beslaat PVT ongeveer 10% van het totale renovatie project. De resterende 90% bestaat uit het gebruikelijke bouwproces. Elke woning wordt voorzien van 2,54m² PVT. De elektrische opbrengst wordt geschat op 286kWh/jaar. Voor de thermische opbrengst is men ervan uitgegaan dat deze 30% van de warmtevraag voor warmwater kan dekken. Dit komt neer op een besparing van 146m³ aardgas. De totale reductie in energiekosten wordt geschat op 153Euro per huishouden per jaar. Ondanks dat de slagingskans van dit project hoog wordt ingeschat, heeft men er toch rekening mee gehouden dat het project om welke reden dan ook kan mislukken. Hiervoor zijn afstandsverklaringen getekend met de betrokken actoren. De risico’s van dit project wordt door Woonwaard niet gezien in de PVT module zelf, als wel de toepassing van de randapparatuur. Onder randapparatuur worden de pompen, regelaar unit, kleppen en inverter gerekend. Daarnaast ziet men een zonne-energie installatie als een aanvullende installatie. Dat houdt in dat bij disfunctioneren van de elektriciteitsopwekking, er toch stroom is via de aansluiting op het elektriciteitsnet. Ook het disfunctioneren van zonthermische warmte resulteert niet in het uitblijven van warm water omdat er altijd een naverwarmingstoestel aanwezig is. Hierdoor zullen ongemakken bij de bewoners niet groot zijn. 4.2.5 Netwerk van actoren te Alkmaar ECN Door ECN zullen in deze projecten de elektrische en thermische opbrengsten worden gemeten en geanalyseerd. Het belang voor ECN is het beschikbaar komen van meetgegevens uit de praktijk om daarmee hun onderzoeksdata te verifiëren. Daarnaast kan dit project een springplank zijn om PVT in het transitie platform “PEGO” te legitimeren. Het is daarom voor ECN belangrijk dat het project te Alkmaar succesvol afgrond wordt. PVTwins PVTwins is een klein, beginnend spin-off bedrijf van ECN. Het bedrijf fabriceert afgedekte PVT modules en levert bijbehorende systeemcomponenten zoals omvormers en heetwateropslag. Zij zijn actief op nationaal en internationaal niveau waarbij zij samenwerken met PV-leveranciers, zonnecollector fabrikanten, energie onderzoeksinstituten, energie leveranciers, energieservice bedrijven, overheden, industrieel ontwerpers en architecten. De missie van PVTwins is “het bijdragen aan de leefbaarheid van onze planeet waarbij elektriciteit en warmte gegenereerd worden in plaats van het gebruik van fossiele energie drager”. Voor PVTwins is het project te Alkmaar een kans om daar PVT voor het eerst in een grootschalig project toe te passen. Bij succes zal dit ook de nodige publiciteit met zich mee brengen en daarmee als visitekaartje dienen voor (renovatie) projecten elders.
36
Men geeft aan dat de markt voor PVT (nog) niet in Nederland ligt. De markt voor PVT ligt vooralsnog in die landen waar men een vergoeding geeft voor elke kWh die er gegenereerd wordt, de “feed-in tarrif”. Dergelijke “feedintariffs” zijn van kracht in Spanje en is het toepassen van zonthermische energie installaties verplicht bij nieuwbouw. Deze combinatie is voor PVT en kans daar een marktaandeel op te bouwen. Door de mogelijke afzet in het buitenland en de met schaalvergroting samengaande kostenverlaging kunnen PVT panelen voor de Nederlandse markt ook goedkoper worden en daarmee aantrekkelijker om ingezet te worden. De verwachting is dat bij elke verdubbeling van het aantal PVT panelen, de kostprijs met 20% zal dalen. SenterNovem SenterNovem is een agentschap van het ministerie van economische zaken. In opdracht van de Overheid stimuleert zij duurzame initiatieven. De rol van SenterNovem is het adviseren over duurzame innovaties, helpen met het koppelen van actoren, verstrekken van informatie over duurzaamheid en het uitvoeren van financiële ondersteuning. Zij zijn betrokken bij twee demonstratieprojecten in Alkmaar en Enschede waarbij zij onder het EOS-DEMO programma financiële ondersteuning verlenen voor vernieuwende duurzame energie. Het Energie Onderzoek Subsidie programma draagt tot maximaal 40% mee aan de projectkosten. De regeling is vastgelegd in de Algemene Maatregel van Bestuur (AMVB) waarin aangegeven wordt op welke wetten de regeling is gebaseerd. Het belang dat SenterNovem heeft in dit project is het uitbreiden van duurzame energie opties, die verspreid worden aan derden en daarmee de kennis in Nederland te vergroten. Gemeente Alkmaar De gemeente Alkmaar was al voor 2003 met de woningbouwcoöperatie in overleg over de mogelijkheden van duurzame energie bij renovatie. Toen was echter de EPR nog actief, en waren de ambities erg hoog. Na afschaffing van de EPR is deze financiële prikkel komen te vervallen en daarmee ook de ambities. Doordat SenterNovem enige twijfel had bij het verstrekken van subsidies voor het PVT project wilde de gemeente bijspringen om het project een meer solide basis te geven. Doordat zij participeerde in de beginfase bij het opstellen van het projectplan, werd de aanvraag van de EOS-DEMO subsidie goedgekeurd. Het belang van de gemeente daarbij was dat zij daarmee toch enkele duurzame energie afspraken konden realiseren die in het kader van de Investeringsbudget Stedelijke Vernieuwing (ISV) met het rijk waren afgesproken. Woonwaard Woonwaard Noord-Kennemerland is een sociale woningbouwcoöperatie. Zij zijn de opdrachtgever van het renovatie project te Alkmaar en nemen ook de coördinatie voor hun rekening. Daarvoor wordt elke twee weken een overleg gepland waarin de voortgang van het project wordt besproken en nieuwe actiepunten worden gedefinieerd. Niet alle actoren zijn bij elk overleg aanwezig, maar worden daarvoor uitgenodigd als dat nodig wordt geacht. Wel heeft elke actor beschikking over de notulen van elk overleg. Er is een intentieverklaring opgesteld waarin de betrokken actoren verklaren zich volledig in te zetten tot het succesvol afronden van het project. Deze intentieverklaring is overigens ook nodig voor de verkrijging van subsidies.
37
Het belang van Woonwaard in dit project is dat zij zich middels dit project kunnen profileren als een woningbouwcoöperatie die aandacht heeft voor duurzame elementen bij verhuur van hun woningen. Ook het als eerste toepassen van PVT in dit renovatieproject zorgt een positieve beeldvorming voor Woonwaard. Besseling Besseling Installatie is een installateur van duurzame energie systemen en heeft daarmee regionale bekendheid. Naast zonne-energie systemen installeren zij ook warmtepompen en algemeen loodgieterwerk. De standplaats van dit bedrijf is Alkmaar. Besseling is als installateur betrokken bij het renovatie project van Woonwaard. De installateur had al contacten met ECN door de daar uitgevoerde projecten voor de demonstratie woningen op het ECN terrein. Ook lagen er al contacten met Woonwaard door eerder uitgevoerde PV projecten. Lafarge Lafarge is een bedrijf dat dakbedekkingen levert. Het levert naast dakbedekkingproducten ook expertise en advies bij nieuwbouw en renovatie. In Nederland heeft dit bedrijf 5 vestigingen en wereldwijd 200 met in totaal ruim 12000 werknemers. Door Lafarge wordt na oplevering van de dakafdekking een dakgarantie afgegeven. Dit houdt in dat zij garant staan voor lekkages en andere constructieproblemen waarmee het van belang is dat zij de toepassing van PVT goed onderzoeken. Het ontwerp van de PVT module voldeed niet aan de voorwaarden die Lafarge daarvoor stelde en wilden zij daarvoor geen dakgarantie afgeven. Na aanpassing van de constructie ging men akkoord met het afgeven van dakgarantie. Bewoners organisatie In het project is de bewonersorganisatie betrokken om de belangen van de bewoners te behartigen. Volgens Woonwaard is de communicatie met de bewonersorganisatie voldoende. De bewoners worden geïnformeerd door middel van folders over de renovatie plannen. De renovatie omvat naast de zonne-energie installatie, ook het vervangen van de keuken, badkamer, kozijnen, dakrenovatie en isolatie, riool, CV installatie en verwijdering van de badgeiser. 4.2.6 Articuleren van verwachtingen en beloften Over de voordelen van toepassing van PVT wordt op de website van SenterNovem alleen gezegd dat het de vorming van een lappendeken aan zonnepanelen op de daken voorkomt. Daarmee doelen zij op de esthetische voordelen die ook in de eerder genoemde experimenten op lokaal niveau worden vernoemd. Daarnaast geven zij aan dat bij het succesvol verlopen van het experiment, ook andere Nederlandse woningbouwcoöperaties geïnformeerd zullen worden over de ervaringen met PVT. Hiermee worden de verwachtingen en beloften dus actief verspreid over een grotere groep mogelijke gebruikers. Ten tijde van de interviews geeft men aan dat er nog geen informatie over het project naar derden is gecommuniceerd.
38
4.2.7 Leerproces Op de website van SenterNovem worden de volgende leerdoelen aangegeven voor het renovatie project te Alkmaar: − Demonstreren van PVT-systemen − Opdoen van ervaring met de toepassing van PVT-systemen in de Nederlandse sociale woningbouw. − Ervaring opdoen met de seriematige productie van PVT − Ervaring opdoen van de installatie en integratie in het bouwproces. − Duidelijkheid verschaffen over de precieze kosten per geïnstalleerde joule duurzame energie. − Bepalen waar in de logistieke keten mogelijkheden liggen tot kostprijsverlaging Bovengenoemd zijn de leerdoelen zoals die in het projectplan staan vermeld dat naar SenterNovem is gecommuniceerd te aanvraag van de subsidie. 4.2.8 Analyse van de eerste projecten Over de projecten te Enschede en Zoetermeer zijn vooralsnog geen gegevens beschikbaar. Hiervr is dan ook geen analyse gemaakt. Toch zijn dit de twee projecten waar PV, PVT en zonthermisch tegelijkertijd in bedrijf zijn. Hier kan dan ook de verwachting en belofte over hogere opbrengst per m² gestaafd worden met onderzoeksresultaten. Door de resultaten relatief ten opzichte van elkaar te vergelijken kan men de invloeden van het weer uitsluiten. Zorgvuldigheid bij het meten van deze resultaten is daarbij van groot belang, door bijvoorbeeld het monitoren van de energie met twee of meer meetsystemen, waarbij de ene meting de controle is voor de andere en vice versa. Het vergelijken van meetdata kan fouten vroegtijdig uitsluiten. Wellicht is een “remote monitoring” systeem op te zetten waarbij de meetresultaten continu wordt uitgezet tegen een verwachte waarde waardoor verstoringen nog sneller gecorrigeerd kunnen worden. Doel is dat er aan het einde van de meetperiode van bijvoorbeeld 1 jaar, zo betrouwbaar mogelijk meetgegevens beschikbaar zijn welke de geloofwaardigheid van conclusies kan vergroten. Er dient daarbij een goede onderbouwing te komen van de meetopstelling omdat zonthermische opbrengsten afhankelijk zijn van het verbruik. Door de opzet van de installatie kunnen opbrengsten per m² voor PVT, positief of negatief beïnvloed worden ten opzichte van zonnecollectoren. Woonwaard geeft aan dat het meten van de opbrengst bij het renovatieproject in Alkmaar een moeilijke opgave is. Dit is vooral gelegen in de afhankelijkheid van thermische opbrengst en het verbruikspatroon van de bewoners in de betreffende gemonitoorde woning. Een oplossing kan zijn door meerdere woningen te monitoren en de opbrengst te middelen. Dit verhoogt echter de kosten van monitoring aanzienlijk. Toch is dit wel een vereiste vanuit de subsidieverstrekker om na een bepaalde tijd deze opbrengst gegevens te kunnen overleggen.
39
Netwerk van actoren In beginsel is het renovatieproject een normaal bouwproject waar ook de gebruikelijke bouwprocessen op van toepassing zijn. De actoren die bij het proces betrokken zijn, zijn daarmee dan ook niet anders dan gebruikelijk. Het enige dat anders is, is dat er intensiever overleg is betreffende de PVT installatie. Dit doordat de toepassing daarvan nieuw is en communicatie daarover intensiever is. Een voordeel van de betrokkenheid van Lafarge in het project te Alkmaar, is dat zij door hun wereldwijde opereren informatie betreffende PVT snel door de organisatie kunnen verspreiden. Dit kan voordelig zijn in het geval van succes, doch nadelig mocht het project tegenvallen. De opinie van een dergelijk grote speler op het gebied van dakbedekking is moeilijk aan te passen. Door hun wereldwijde werkgebied, krijgt men in toekomstige projecten al snel met deze actor van doen. Volgens de innovatie-diffusie theorie van Rogers [4] kan een dergelijk grote speler dienen als “change agent” ter bevordering van nieuwe technologieën. Daarin wordt ook opgemerkt dat de “change agent” het diffusieproces kan tegenwerken mocht zijn opinie niet voor PVT pleiten. In het project te Alkmaar bleek door de ontevredenheid van Lafarge over het eerste ontwerp te resulteren in een weigering van de dakgarantie. Dit werd pas in een laat stadium van het project duidelijk. Hierdoor diende PVTwins het ontwerp te wijzigen met het nodige ongemakken en frustraties van dien bij PVTwins en Woonward. Uiteindelijk heeft het naar eigen zeggen van PVTwins geresulteerd in een betere PVT module, maar lag de moeilijkheid in de communicatie daarover. Duidelijke afspraken en afstemming is nodig binnen het netwerk om vast te leggen wie, wanneer een ontwerp beoordeeld en mogelijk feedback daarin kan geven. Het stellen van tijdslimieten kan daarbij als hulpmiddel dienen. Uit het voorgaande blijkt dat de verschillende partijen een ander beeld hadden van de toepassing van PVT. De bewonersvertegenwoordiging dient in eerste plaats de belangen van de toekomstige gebruikers te behartigen. De volgende onderwerpen dienen daarin vertegenwoordigd te zijn: − Impact van de renovatie inventariseren − Duidelijkheid afdwingen over de te verwachten opbrengsten. − Financiële gevolgen in kaart brengen. − Klachten melding en afhandeling. Wie is het aanspreekpunt? − Onderhoud van het systeem. Wie doet dat, en wie betaald daarvoor? − Informatieverstrekking, bijvoorbeeld door middel van een nieuwsbrief. − Voorlichting in gebruik, tijdstip opwekking en verbruik optimaliseren. − Verzekering en aansprakelijkheid, bijvoorbeeld door lekkage of brand door kortsluiting. − Service-baarheid, bijvoorbeeld het plaatsen van omvormers buiten het gebouw waardoor toegankelijkheid in geval van storing vergroot. − Storingsmelding, automatiseren of door de bewoner. − Diefstal en of vandalisme risico verkleining. − Kwaliteit van de installatie aankaarten. − Bespreekbaar maken van wat er dient te gebeuren bij mislukking van het project. Bijvoorbeeld verwijdering van PVT panelen en kosten/ongemak die daardoor ontstaan. Deze actor dient in een zo vroeg mogelijk stadium aan het netwerk van actoren toegevoegd te worden. Aanpassen van activiteiten en oplossen van problemen kunnen in een vroeg stadium relatief gemakkelijk opgelost worden.
40
Naarmate men later in het project komt, zal aanpassing van activiteiten en veranderingen in het systeem zelf steeds kostbaarder worden. Daarnaast zorgt een gebruikersvertegenwoordiging voor het reduceren van onzekerheid bij de gebruikers. Beloften en verwachtingen In het projectplan is aangegeven wat de te verwachten opbrengsten zijn. Men gaat er van uit dat de warmtapwaterdekking, 30% zal zijn. Aangehouden zijn de getallen zoals die golden voor het protocol Monitoring Duurzame Energie uit 2004. Uit het gemiddelde aardgasverbruik van 375m³ voor tapwater verwarming per jaar, komt dat neer op 146m³ besparing aan aardgas. Dit houdt in dat 5110MJ per jaar dient te worden opgewekt aan thermische warmte, uitgaande van een energie inhoud van 35MJ/m³ voor aardgas. Met een oppervlak van 2,54m² komt dat neer op 2012GJ/m² per jaar. Nu trekt men daar in de berekening het elektrische verbruik vanaf. Dit is gebruikelijk voor berekeningen van opbrengsten bij zonnecollectoren om het eigenverbruik toch te verrekenen. Nu wekt een PVT paneel haar eigen elektriciteit op. Het elektrische eigenverbruik zou daarvan afgetrokken moeten worden om de uiteindelijke elektrische opbrengst weer te geven. Na aftrek van elektrisch eigengebruik komt men op een thermische energie opbrengst van 4800MJ/jaar. Met 2.54m² is dat 1880MJ/m² per jaar. Deze waarden worden uitgedrukt in primaire energie. Dat is energie die bespaard is als deze niet duurzaam was opgewekt. Om van primaire energie tot secundaire of werkelijke energie te komen wordt in het protocol uitgegaan van een omzetting van 65% voor tapwaterverwarming. Om dus uit te rekenen hoeveel het PVT paneel op dient te brengen moet de primaire energie vermenigvuldigen met 65%. Dat houdt in dat het paneel 1880MJ/m²j *65% = 1222MJ/m²j op dient te wekken. In het hierboven beschreven RES complex is 810MJ/m² gemeten. De opbrengst verwachting is daarmee 50% hoger dan de gemeten waarde. Berekent men aan de hand van die getallen wat het percentage dekking van totale tap water verwarming, ( 30% * 2.54m² * 810MJ/m²j) / 5110MJ * 65% = 19% (zonder aftrek van elektrische opwekking natuurlijk). Hieruit volgt dat de te verwachten thermische opbrengst te hoog is. Overigens gaat men in de recente publicatie van het monitoring protocol van 2006 er van uit dat het aandeel voor tapwater verwarming geen 30% is maar 45% dient te zijn. Daarmee zou het gekozen oppervlak 50% te klein zijn. Voor de elektrische opbrengst wordt 900kWh/kWp/j aangehouden. Met 317Wp dat geïnstalleerd wordt geven zij op dat er 286kWh per jaar wordt opgewekt. Uitgaande van 100kWh/m²j (bron ECN) geeft dat 254kWh/j voor de PVT installatie volgens de opbrengst gegevens van ECN. De verwachting is iets aan de hoge kant maar wijkt niet significant af. Volgens het protocol monitoring duurzame energie wordt uitgegaan van 700kWh/kWp/j. Dit is verhoogd naar 900 omdat het project te Vroonerveer de afgelopen 2,5 jaar 1000kWh/kWpj heeft behaald. Het lijkt het dus een terechte verhoging van 700 naar 900kWh/kWp/j als berekening van de verwachting voor PVT. De vraag is echter wat men in die 2,5 jaar gemeten heeft, zijn dat 3 zomers en 2 winters, of anders? Dit kan een vertekend beeld opleveren qua jaaropbrengst. Een betere weergave van opbrengst getallen is als volledige jaren gemeten worden. Leerproces Bij dit project worden naast de bovengenoemde leerdoelen uit het projectplan, geen aanvullende leerdoelen vernoemd. Er is daarnaast ook geen verdere uitwerking vooraf gemaakt over hoe die leerdoelen gerealiseerd gaan worden. Waarop en hoe gemeten gaat worden is niet uitgewerkt.
41
Nu kan men achteraf invulling geven aan de bovengenoemde leerdoelen, maar men moet zich afvragen of men dan efficiënt en effectieve leerervaringen heeft opgedaan. De leerdoelen zijn geen doel op zich die afgevinkt moeten worden, maar het moet meerwaarde geven bij de betrokken partijen. Uit de interviews werd de indruk gegeven dat daarop weinig aandacht is gevestigd. Vanuit de SNM gedachte zouden de leerpunten vooraf uitgewerkt moeten worden. De woningbouwcoöperatie en de installateur geven aan dat het toepassen van zonne-energie installaties niet nieuw is. Het enige waarop zij willen leren, zijn de uiteindelijke opbrengsten per jaar zijn en de kostenontwikkeling van PVT. Voor PVTwins zijn er meer punten waarop geleerd wordt zoals het productieproces, logistiek, kosten, doch deze zijn ook niet van te voren vastgelegd. Wat men in het algemeen aangeeft dat al geleerd is, is dat de communicatie in vervolgprojecten beter kan zodat problemen als de afgifte van een dakgarantie niet meer voor komt. Betreffende sociale monitoring duurzame energie, wordt dit niet als dusdanig uitgevoerd. Toch kan hieruit extra aanvullende informatie ontrokken worden. Deze vorm van monitoring kan ook onderdeel zijn van een algemene monitoring van de bewoners die met de renovatie te maken krijgen. Hierin kunnen dan alle zaken aan bod komen die met de renovatie veranderd worden. Maar ook een meer algemene vorm van monitoring is vooralsnog niet gepland. De bewonerscommissie zou kunnen aandringen op een dergelijke monitoring omdat men niet weet of voorlichting alleen aan zet tot het stellen van vragen vanuit de bewoners richting de woningbouwcoöperatie. Om er achter te komen welke taken de bewonersvertegenwoordiging precies moet hebben kan de input van sociale monitoring worden gebruikt. Ervaringen met sociale monitoring in renovatie projecten In 2003 is door IVAM een sociale monitoring uitgevoerd voor een renovatie van een woningbouwcoöperatie te Apeldoorn [22]. In die renovatie is gebruik gemaakt van zonnepanelen en warmtepomp boilers. Hieronder zal ik enkele resultaten uit dat project weergeven voor zo ver die betrekking hebben op het project te Alkmaar. − Bij de gemeten tevredenheid over PV bleken de financiële voordelen het zwaarste te wegen. − Na ingebruikname van de installatie had men meer kennis opgedaan waardoor er een betere mening gevormd werd. − Na renovatie bleek het energiebewustzijn te zijn gestegen, onder andere doordat het verbruik nu bijgehouden wordt. − Na renovatie werd er minder gas en elektriciteit afgenomen − Bijna de helft van de ondervraagden dacht dat de PV installatie ook warm water leverde (PVT dus). − Diegene die dat dachten vonden hun woning naderhand comfortabeler dan zonder PV. − Meer dan de helft van de bewoners wist niet dat het nodig is om de PV installatie regelmatig te controleren. − Er zijn ook bewoners die niet weten dat ze onvoldoende geïnformeerd zijn, en vragen er daarom ook niet naar. Het uitvoeren van sociale monitoring kan de bewoners bewust maken van de veranderingen die duurzame energie met zich mee brengt. Aan de had daarvan kan men alsnog vragen over stellen over de duurzame energie technologie. 42
− Onderwerpen waarover men geïnformeerd wilde worden waren; energieopbrengst, functioneren, kosten en baten, hoe problemen worden opgelost en onderhoud. − Een kwart van de bewoners had problemen ment de PV installatie, dit door lekkage en storingen. − Het merendeel vindt dat PV een milieuvoordeel oplevert. Voor de toepassing van een warmtepomp vond maar 25% dat het een milieuvoordeel oplevert. − Probeer de toepassing te combineren met energiebesparing (voorkomen van rebound effect) − Probeer uit te leggen waarom er duurzame energie wordt toegepast. − Signalering van storing op een gemakkelijk zichtbare plaats zoals de hal. Hierboven zijn enkele bevindingen weergegeven waarin ook in het project te Alkmaar rekening gehouden kan worden. Het geeft aan dat sociale monitoring extra informatie kan opleveren die anderzijds niet boven water komt maar toch kan bijdragen tot het slagen van het project.
4.3 Globaal niche niveau In deze paragraaf worden de drie centrale processen beschreven voor het globale niche niveau. Vervolgens zal een analyse van het globale niveau worden gemaakt. 4.3.1 Netwerk van actoren Op globaal niveau zijn de onderstaande organisaties actief op het gebied van PVT. IEA SHC task 35 “PV/Thermal systems” Deze organisatie is onderdeel van de International Energy Agency, IEA. De IEA is een internationaal adviesorgaan voor de 26 aangesloten landen met als doel een betrouwbare, betaalbare en schone energievoorziening. Tot 2005 behoorde PVT tot het PhotoVoltaic Power Systems, (PVPS) programma maar werd in 2005 ondergebracht in het Solar Heating and Cooling, (SHC). Dit vanwege de kennis over zonthermische systemen die binnen SHC programma die voor PVT systemen meer ter beschikking staat. De looptijd van de adviesorgaan is van 1 januari 2005 tot 1 januari 2008. In de IEA SHC task 35 wordt wereldwijde expertise op gebied van PVT samengebracht met als doel technologische ontwikkeling, marktintroductie en kosten competitieve PVT systemen te ontwikkelen. Daarnaast wordt kennis vergaard, bijdrage geleverd aan internationale standaarden, testen uitgevoerd, monitoren van ontwikkelingen en onderzoeken van commerciële karakteristieken van PVT systemen. De IEA SHC task 35 is onderverdeeld in 5 subtasks. Hieronder wordt een beschrijving gegeven zoals de task deze formuleert. Subtask A Marktintroductie en commercialiseren van PVT; vaststellen van designparameters, commerciële criteria die doelen stellen aan nieuwe technologie ontwikkeling. Hiervoor wordt in de deelnemende landen het marktpotentieel vastgelegd en commerciële criteria geformuleerd.
43
Subtask B Energie analyse en modelvorming om kennis te ontwikkelen over warmte overdracht tussen PV en absorber. Hierdoor kunnen voorspellingen worden gedaan van de prestaties van het PVT systeem in de gebouwde omgeving. Subtask C Product en systeemontwikkeling, testen en evaluatie van bestaande producten. Er wordt onderzoek gedaan aan PVT systemen om daarmee problemen van componenten en concepten op te lossen. Subtask D Demonstratie projecten monitoren en verzamelen van informatie. Dit om verbeteringen te identificeren en te controleren op het gebied van energie opbrengst, verwachtingen van duurzaamheid te vormen en economische haalbaarheid te testen. Subtask E Het verschaffen van informatie aan alle betrokkenen van de task en het verspreiden van informatie naar belangstellenden via een communicatie kanaal dat door die belanghebbenden geprefereerd wordt. PVT platform Het PVT platform is een onderdeel van PV Catapult dat een weer onderdeel is van het 6de raamwerk programma van de Europese Commissie, directoraat onderzoek. In het project zijn 8 partners betrokken bestaande uit bedrijfsleven en onderzoeksinstellingen. Reden voor het opzetten van het platform waren de zeer verspreide activiteiten die onafhankelijk van elkaar in diverse onderzoeksinstituten uitgevoerd werden. Hierdoor was er weinig commitment door partners met als gevolg dat veel onderzoeksprojecten vroegtijdig werden gestaakt. Om de activiteiten op Europees niveau te stroomlijnen zijn de experts op PVT gebied bij elkaar gebracht en is het PVT platform opgericht. Doel van het PVT platform is het leggen van een basis voor de grootschalige introductie van PVT technologie in Europa. Er werden workshops georganiseerd waarin expertise op het gebied van PVT, PV en zonthermische werd samengebracht. Eén van de activiteiten van het platform is de PVT roadmap. [2] . In die roadmap worden voor korte, middel en langere termijn, activiteiten geïdentificeerd voor marketing en onderzoek met als doel het vergroten van het marktaandeel van PVT. De Nederlandse deelnemers aan het platform zijn ECN en Ecofys. ECN De rol van ECN in het platform is dat zij een grote bijdrage hebben geleverd aan het tot stand komen van de PVT roadmap. Ecofys Ecofys is een consultancy bedrijf dat gericht is op duurzame energie technologie. Zijn werkzaam in 5 Europese landen en tellen 150 werknemers. Ecofys is heeft in 1998 een technologie verkenning uitgevoerd naar de toen bestaande PV/T concepten.
44
4.3.2 Articuleren van verwachtingen en beloften Vanuit PVT Platform worden de onderstaande “Unique Selling points” weergegeven in de PVT roadmap folder: 1. Hogere opbrengst per vierkante meter. 2. Potentiële lagere productie- en installatiekosten. Hierover worden geen getallen gegeven. 3. Esthetisch voordeel omdat er 1 type systeem op het dak aangebracht wordt in plaats van gescheiden PV en zonthermisch. 4. Gereduceerde terugverdientijd vergeleken met PV. Hierover worden geen numerieke gegevens verstrekt. 5. Prestige, een PVT systeem geeft een woning een high-tech look. Dit kan de waarde van het huis verhogen. 6. Het gemak van het aanschaffen/bedrijven van 1 product dat in twee behoeftes voorziet. Deze folder is beschikbaar via http://www.pvtplatform.org/pvtroadmap_leaflet.pdf Naast de folder is via diezelfde site ook de PVT roadmap [2] beschikbaar. 4.3.3 Leerproces Uit de leerprocessen op lokaal niveau blijkt dat er al veel resultaten zijn geboekt en kennis is opgedaan met de toepassing van PVT. In de PVT roadmap [2] is uiteengezet wat er in de toekomst nog aan kennis opgedaan dient te worden. Deze actiepunten zijn verdeeld in drie groepen waarvan hieronder een overzicht wordt gegeven. Algemeen • Certificering • Financieringsconstructies • Subsidieregelingen • Training en informeren • Juridische aspecten Technisch • Stagnatietemperatuur • Optische eigenschappen • Warmteoverdracht • Temperatuureffecten Systeem integratie • Esthetisch uiterlijk • Plug and play • Combineren van PVT en PV • Combineren van PVT met warmte pomp • Combineren van PVT en koeling • Ontwerp software
45
4.3.4
Analyse van de centrale processen
Verwachtingen en beloften De gearticuleerde voordelen van PVT in de PVT folder, worden al vermeld in het promotie onderzoek van de Vries [12] uit 1996 en zijn daarmee dan ook niet nieuw. De eerste drie punten, hogere opbrengst, potentieel lagere kosten en esthetisch voordeel zijn nog steeds de belangrijkste argumenten ter ontwikkeling van PVT. In de PVT roadmap [2] , wordt enerzijds geuit dat de huiseigenaar een zekere mate van trots zal hebben bij het bezitten van een PVT installatie. Dit omdat het een zeker gevoel van onafhankelijkheid ten opzichte van de energieleverancier teweeg brengt. Waarschijnlijk zal dit voor de eerste eigenaren ook het geval zijn. Doch in het licht van de diverse adopter categorieën zoals door Rogers [4] is gedefinieerd, is het niet vanzelfsprekend dat dit ook voor de gemiddelde gebruiker (early and late majority) zal gelden wanneer PVT een redelijk marktaandeel heeft veroverd. Voor die adopter categorieën gelden andere redenen om tot aanschaf van PVT over te gaan dan voor de eerste gebruikers (innovators en early adopters)van PVT. Anderzijds wordt in het hoofdstuk betreffende marktanalyse, het effect van verschillende categorieën wel onderkend, doch niet op de wijze zoals Rogers dat heeft gedaan. Daarmee wordt bedoeld dat een onderscheid wordt gemaakt in het verschil van aanschafbeslissing tussen de diverse toepassingsgebieden. Zo zal voor een gezinswoning de beslissingscriteria anders zijn dan voor toepassing in de recreatie sector. Er wordt geen onderscheid binnen een toepassingsgebied in gebruikerscategorieen. Het grootschalig uitdragen van PVT als alternatieve technologie voor PV en zonthermisch wordt nog niet actief gedaan. In de PVT roadmap geeft men als reden daarvoor dat de consument pas geïnformeerd wordt als er een daadwerkelijk product beschikbaar is. Dit om geen verwarring te creëren in de huidige markt, over een product dat pas in de toekomst beschikbaar zal zijn. Dit is in tegenspraak met de presentatie [6] van Klaus Heidler van Solar consulting op het PVT forum. Hij stelt dat er directe marketing communicatie moet zijn voor de nu beschikbare producenten. Dit om concurrentie te stimuleren en om de nu beschikbare vraag naar PVT te bevredigen. In Subtask D van de IEA SHC task 35, waar het verspreiden van informatie het meest overeenkomt met het articuleren van verwachtingen, zijn enkele publicaties beschikbaar voor de leden van task 35. Dit zijn publicaties over de werkzaamheden van de task en informatie over PVT. Onduidelijk is voor wie informatie bestemd is. Het is van belang te weten voor wie informatie bestemd is omdat dat bepaald wie welke informatie krijgt en wat de diepgang daarvan dient zijn. Er moet dus eerst een overzicht komen van de diverse soorten informatie ontvangers alvorens er informatiepakketjes gemaakt kunnen worden. Actoren op globaal niche niveau Op globaal niche niveau komen, in de tijd gezien, steeds meer organisaties tot ontwikkeling. Dit is in overeenstemming met het model dat gegeven is in Figuur 6. Het is echter nog onduidelijk hoe de toekomst op globaal niveau er uit gaat zien. De IEA SHC tast 35 heeft een looptijd van 5 jaar en eindigt in 2008. Of en welke organisatie daarvoor in de plaats komen is onbekend. Mijn inschatting is dat PVT tegen die tijd nog niet een dusdanig groot marktaandeel heeft dat deze organisaties niet meer nodig zijn.
46
Het PVT platform heeft met het uitbrengen van de PVT roadmap een belangrijk doel behaald. Zij dienen aan te geven wat de toekomst van het platform zal worden. Zij kunnen hun rol anders indelen en nieuwe doelen definiëren. Leerproces IEA SHC task 35 De nieuwe experimenten zoals die vernoemd zijn in paragraaf 4.2.3 worden vanuit de IEA SHC task 35 gemonitord. In subtask D worden eisen en voorwaarden opgesteld voor de demonstratie projecten. Het document waarin de eisen en voorwaarden komen te staan is nog in een concept fase. In dat document wordt aangegeven dat de onderstaande vier partijen betrokken moeten zijn bij de demonstratie experimenten: − Leverancier van PVT modules − Een partner waar de experimenten uitgevoerd worden − Een overheidsinstelling die voor financiële ondersteuning zorgt − Een onafhankelijk bedrijf of instantie dat de monitoring verzorgd Summier wordt opgesomd welke informatie beschikbaar moet worden gesteld aan de IEA SHC task 35. Deze zijn: − Locatie en ontwerp van de opstelling − Technische eigenschappen − Economische data − Het ontwerpproces en bevindingen daarvan − Het installatieproces en de bevindingen daarvan − Ervaringen met betrekking tot bediening − Meetresultaten − Prestaties − Conclusies Door het ontbreken van details, is op dit moment de uitvoering van de experimenten voor een groot gedeelte vrij in te vullen door de uitvoerders van het experiment. Het risico bestaat dat er onvoldoende data beschikbaar zullen zijn om aan het einde van de meetperiode, die op 1 jaar is gesteld, voldoende conclusies te kennen trekken. Een belangrijk punt, dat in de bovenstaande ontbreekt, zijn de ervaringen met betrekking tot de organisatie van het project als geheel. Hierin dienen de punten zoals die in paragraaf 4.2.3 bij lokale projecten vermeld staan, toegevoegd te worden. Eén van de nieuwe projecten, die te Zoetermeer, wordt in dit najaar uitgevoerd. Er kan daarmee niet veel invloed geweest zijn op het projectplan vanuit de IEA SHC task 35. Vanuit de SNM gedachte is dit niet wenselijk. Denkende aan Figuur 6 zijn er dus alleen pijlen met resultaten tussen de projecten op lokaal niveau en richting de organisatie op globaal niveau, doch een dergelijke invloed op de experimenten vanuit het globale niveau is nog niet tot stand gekomen. Daarnaast wil de organisatie coördineren in het type experimenten dat uitgevoerd wordt. Dit om te voorkomen dat overal in Europa en in de rest van de wereld dezelfde experimenten worden uitgevoerd. ECN en daarmee ook PVTwins zijn de eersten die in het samenwerkingsverband met concrete experimenten komen.
47
PVT-platform In de PVT-roadmap worden actiepunten genoemd voor toekomstig onderzoek. Er is een duidelijk overzicht gegeven onder “action plan”, van de actiepunten die aan bepaalde actoren worden toegekend. Dit schept duidelijkheid over welke partijen de verantwoordelijkheid hebben om bepaalde problemen op te lossen. Wat nog niet duidelijk is hoe het actieplan er uit ziet. Om een voorbeeld te geven, wordt aan de installateurs het actiepunt gegeven om een “plug and play” PVT module te ontwikkelen die geïntegreerd kan worden in de dakconstructie. Welke installateur gaat dat uitvoeren?, wie betaalt die ontwikkeling? Wanneer moet die ontwikkeling gereed zijn? Met andere woorden, hoe worden de actoren aangezet om die problemen op te lossen? Op dit moment is dit te vrijblijvend. Er wordt niet aangegeven of en wanneer er een uitgewerkt actieplan komt dat die informatie wel beschikt. In een Roadmap hoort dus naar mijn mening niet alleen te staan wat er moet gebeuren en door wie, maar ook hoe men dat denkt te bereiken en op welke tijdstippen. Het definiëren van “milestones”, bijvoorkeur in een projectplan, geeft richting en houvast aan het uit te zetten beleid en neemt het onzekerheden weg voor bestaande en nieuwe actoren. Naast de gegeven onderwerpen van toekomstig onderzoek, mis ik onderzoek naar toekomstige PV opwekkingstechnieken. Naarmate rendement van de zonnecellen omhoog gaat, zal voor een PVT module het aandeel thermisch vermogen dalen, de energiebalans moet immers kloppen. Omdat de grootte van het systeem veelal gebaseerd is op de thermische behoefte van de bewoners, moet er meer PVT geplaatst worden ten opzichte van zonthermische modules. Er wordt wel melding gemaakt van diverse technieken, doch in de PVT roadmap wordt dat als actie voor onderzoek niet vermeld. Voorbeelden van nieuwe technieken zijn dunne film zonnecellen, amorf silicium, CIS, kunststof zonnecellen (flexibel!). Flexibele absorbers zouden bijvoorbeeld uit gelijksoortige materialen gemaakt kunnen worden die ook worden gebruikt om elektronica te koelen. Deze materialen zijn erg goed warmte geleidend, elektrisch zeer goed isolerend, en zijn bestand tegen hoge temperaturen.
48
5
Kansen en bedreigingen voor PVT
In dit hoofdstuk wil ik aangeven waar de kansen voor PVT liggen. Dit aan de hand van de analyse uit hoofdstuk 4. Als eerste wil ik aangeven waar de kansen voor PVT liggen. Daarna zal ik aan de hand van de drie centrale processen van SNM aangeven hoe vormgegeven kan worden aan de introductie van PVT door middel van experimenten.
5.1 Waar liggen de kansen? Door de jaren heen heeft PVT zich gepresenteerd als een zonne-energie innovatie waar meer energie te winnen valt ten opzichten van zijn alternatieven. Dit is dan ook de belofte en verwachting die als sterkste naar boven komt. De belofte dat PVT een hogere opbrengst per vierkante meter heeft, geldt in het geval dat er qua elektrische en thermische opbrengst, gelijke systemen worden vergeleken. Met andere woorden, PVT wordt vergeleken met een PV en zonthermisch systeem die separaat evenveel energie opwekken. Als men dan de totale opgewekte energie deelt door het benodigde oppervlak, dan komt dat voor PVT gunstig uit. Ter verduidelijking wordt een voorbeeld gegeven. Stel er wordt een onafgedekt PVT systeem toegepast van 25m². Aanname is dat de elektrische opbrengst per m² gelijk is aan PV wat in de praktijk reëel is. De thermische opbrengst is 60% lager dan van een afgedekt zonnecollector systeem. Dit houdt in dat het zonnecollector systeem, een grootte heeft van10m² met dezelfde opbrengst. Daarnaast wordt er in het referentie systeem, 25m² PV geplaats. Het totale oppervlak van het referentiesysteem is dus 35m² met de zelfde opbrengst als 25m² PVT. De opbrengst per m² voor het PVT systeem is daarmee hoger. Met die uitkomst is niets mis, de vraag is of dit een reële vergelijking is. Reden daarvoor is dat de thermische behoefte bepaalt hoeveel oppervlak er nodig is. In het geval van PVT krijg je daar dan een bepaalde hoeveelheid elektriciteit bij. In het geval van zonnecollectoren kan er een variabele hoeveelheid PV bijgelegd worden, al naar gelang de behoefte is en wat het budget toelaat. Dit kan resulteren in het installeren van minder PV dan men zou krijgen bij het toepassen van PVT. Ook zal een vergelijking gemaakt worden tussen de kosten van het systeem wanneer met minder PV volstaan kan worden. Om het voorbeeld van hierboven aan te houden, kan bijvoorbeeld worden gekozen voor 10m² zonnecollectoren in combinatie met 10m² PV. Zou je in dat geval de energie dichtheid uitrekenen kan dit zelfs voor een separaat systeem gunstiger uitpakken. Een berekening van dit voorbeeld wordt gegeven in Bijlage A. Het is dus niet reëel om te stellen dat de hoeveelheid elektrisch opgewekte energie bij PVT, door het benodigde oppervlak voor thermische warmte, er in het alternatieve systeem aan PV bijgeplaatst zal worden. De elektriciteit die met PVT wordt opgewekt is dus afhankelijk van de benodigde thermische behoefte terwijl dat voor PV niet het geval is. Conclusie is dat als elektriciteit geen hoofdfunctie is, PVT niet de interessantste keuze hoeft te zijn. Wat als elektriciteit wel een hoofdfunctie is, zoals in een nulenergie woning, ligt het verhaal dan anders? Naast het benodigde hoeveelheid oppervlak voor zonthermische opwekking, zal men ook een benodigd oppervlak aan elektrische opwekking nodig hebben om het jaarlijkse elektriciteitsverbruik te dekken. Doch hierin voldoet PVT in beginsel niet. Dit omdat bij een groter oppervlak, dan strikt voor thermische behoefte nodig is, men niet de duurdere PVT modules zal 49
plaatsen. Reden hiervoor is dat men met een overschot aan warmte nergens heen kan. Als men bijvoorbeeld 15m² aan PVT nodig heeft om de thermische behoefte te dekken en 25m² PV nodig heeft om de elektrische behoefte te dekken, zit daar al een discrepantie. Het bovenstaande pleit niet voor PVT ondanks de eigenschap dat de opbrengst per m² hoger is. Waar dan de kans voor PVT te vinden? Deze ligt in het feit dat men met PVT maar één type module op het dak nodig heeft. Dit kan dus door 1 leverancier geleverd worden, er is geen verschil in maatvoering zoals dat voor PV en zonthermisch vaak het geval is. Daarnaast kan het een esthetisch voordeel opleveren, al is dit wel een persoonlijke smaak. Aan het gebruik maken van dat voordeel zijn wel voorwaarden verbonden bij toepassing in duurzame energie woningen. De fabrikant van PVT of de leverancier ervan, dient PVT modulen te leveren waarin geen thermisch gedeelte aanwezig is, maar qua uiterlijk, afmeting en montage hetzelfde is. Zogezegd PVT-T. Er kan dan gevarieerd worden met zowel het benodigde oppervlak aan thermisch opwekking als het benodigde oppervlak aan elektrische opwekking. Anders gezegd, men kan de verhouding PVT/PVT-T variëren. Het gevolg daarvan is dat aan de buitenkant geen onderscheid te zien is maar wel aan de benodigde oppervlakken van zowel thermisch als elektrisch voldaan kan worden. Ander voordeel is dat de architect de vrijheid heeft om grotere oppervlakken te benutten dan strikt voor thermische opbrengst noodzakelijk. Een vrijheid die de architect met puur PV systemen ook heeft. Een voorwaarde van deze aanpak is dat er gebruik gemaakt moet worden van onafgedekte PVT. Dit omdat afgedekte PVT-T veel te hoge temperaturen in de zonnecellen creëert. Dit heeft gevolgen voor de verhouding PVT/PVT-T omdat er een groter oppervlak aan PVT nodig is vanwege het lagere rendement van onafgedekte modules. Als in de toekomst het rendement van de elektrische opwekking gaat stijgen, zal het aandeel dat voor thermisch opwekking over blijft kleiner worden. Aanpassen van de verhouding PVT/PVT-T is dan genoeg om daarvoor te corrigeren. Anderzijds, als het thermische rendement van de onafgedekte PVT module gaat stijgen, door toepassing van speciale coatings bijvoorbeeld, is aanpassing van de verhouding PVT/PVT-T genoeg om daarvoor te corrigeren. Men is dus flexibel en niet afhankelijk van technologische ontwikkelingen. De kracht van PVT zit dus niet zozeer in de hogere opbrengst per vierkante meter, maar in het verenigen van PV en zonthermisch in één module. Een nichemarkt die beide energieën als hoofdfunctie nodig heeft zijn woningen waarin duurzame energie centraal staat. Over de diverse varianten daarin wordt in hoofdstuk 6 besproken De tweede verwachting en belofte die gepaard gaat met de eerste, is dat er één partij is die het energie systeem levert en installeert. Hierdoor heeft het project maar met één partij van doen in plaats van twee in geval van separate opstelling van PV en zonnecollectoren. Bijkomend kan dit daardoor tegen lagere installatiekosten, al moet daarvoor wel onderbouwde getallen gegenereerd worden.
50
Een andere nichemarkt die ontplooid kan worden is het renoveren van gebouwen. In 2008 wordt het namelijk verplicht om bij verkoop of verhuur van een woning, een Energie Prestatie Coëfficiënt (EPC) te kunnen overleggen. Het idee van de overheid is dat deze verplichting mensen zal aanzetten om gebruik te maken van duurzame energie. Men gaat er daarbij van uit dat een huis met een hoge EPC minder waard zal zijn dan een huis met een lage EPC. Dit door de hogere energielasten die een huis met een hoge EPC met zich mee brengt. Het aanschaffen van een PVT installatie zal de EPC met 0,21 punten doen dalen (info PVTwins). Als de aanschaf van een zonne-energie installatie van bedrag X inhoudt dat het huis daardoor meer dan X waard wordt, zou dat de stimulans moeten zijn. Mocht deze constructie werken, dan kan dit een stimulans zijn voor PVT. Tijdens de interviews heb ik de vraag gesteld of deze verplichting effect zal sorteren. De installateur en de woningbouwcoöperatie verwachten niet dat dit een groot effect zal hebben. De reden daarvoor is dat een huurder of een koper van een huis andere beslissingfactoren heeft dan het al dan niet hoge energie verbruik van een woning. Het liggen van een woning in een bepaalde locatie, het aanzien, en het karakteristiek van een huis is volgens hen een beslissingsfactor van veel groter belang. Aan de andere kant is het natuurlijk zo dat de maandlasten van huur of hypotheek bepalen of men überhaupt op die locatie kan wonen. De conclusie is dat een externe factor als de verplichtstelling van een EPC, maar een beperkte bijdrage levert aan het stimuleren van duurzame technologie. Daarnaast zullen ook andere partijen beweren dat hun specifieke technologie geschikt is om de EPC coëfficiënt te verlagen. Bedreigingen voor PVT De bedreiging voor PVT zit in de opkomst van goedkope zonnecollectoren uit de Balkan landen en China. Deze betalen zichzelf in een relatief korte termijn terug door besparing op stookkosten. In Nederland is op dit moment geen beleid gevormd rond subsidie van zonne-energie en in het bijzonder het PV gedeelte. Door de langere terugverdientijd van de een PVT paneel is een keuze voor een goedkope vacuüm collector snel gemaakt. Als het dakoppervlak eenmaal aan een andere technologie vergeven is dan is de kans voor PVT op dat dak voorbij. Als men daarnaast ook duurzame elektriciteit wil, is ook de keuze mogelijk om dit in de vorm van “groene”stroom van de elektriciteit producent te betrekken. Hiermee heeft men dan duurzame warmte en duurzame elektriciteit zoals dat met PVT ook het geval is. Een andere vorm van bedreiging is de opwekking van elektriciteit en warmte met behulp van micro-WKK. Dit is een vorm van warmte opwekking zoals dat bij een CV ketel ook het geval is, maar waarbij ook elektriciteit wordt opgewekt. Dit wordt ook wel een HRE-ketel genoemd. Hierbij is elektriciteit ook een bijproduct dat wordt teruggeleverd aan het net als er op dat moment geen behoefte aan is. Qua marktontwikkeling verwacht men in 2020 dat er in Nederland 1,6 miljoen HRE-ketels geplaatst zijn (bron: SenterNovem). Onderzocht dient te worden of micro-WKK een serieuze bedreiging is. Wellicht kunnen namelijk beide technieken naast elkaar bedreven worden waarbij in de zomermaanden de nadruk ligt op PVT en in de wintermaanden op micro-WKK. Binnen ECN is een werkgroep actief bij de ontwikkeling van micro-WKK en moet koppeling met de PVT werkgroep relatief makkelijk zijn.
51
5.2 Wat moet je beloven? In het werk van Van Lente [21] wordt beschreven hoe beloften en verwachtingen gebruikt worden bij de vorming van nieuwe technologieën. Het doel van verwachtingen en beloften is om anderen te informeren, activiteiten te legitimeren en onzekerheid betreffende de technologie weg te nemen. De inhoud van verwachtingen en beloften zijn afhankelijk van het niveau waar deze worden gearticuleerd. De niveaus die onderscheiden worden zijn; micro, meso en macro niveau. Naarmate het niveau hoger wordt, worden de verwachtingen abstracter en algemener. Dit omdat actoren op hogere niveaus, verder van de technologie af staan. De falsifieerbaarheid van de verwachtingen wordt minder naarmate het niveau hoger wordt. Men kan dus op macro niveau, niet controleren of beweringen juist zijn. Vooral als er op lager liggend niveau nog geen data is om beweringen mee te staven. Dit is bijvoorbeeld het geval wanneer technologie nog in het beginstadium bevind van ontwikkeling. Er dient dan op basis van generieke beweringen besluiten genomen te worden betreffende het verdere verloop van die ontwikkelingen. Natuurlijk geldt het bovengenoemde ook voor PVT waarbij aan de hand van experimentele gegevens op hoger niveau besluiten genomen dienen te worden. De inhoud van deze verwachting creëert een bepaalde hoeveelheid effect. Des te sterker, krachtiger de verwachting en beloften, des te meer krijgt men voor elkaar. Het voordeel daarvan is dat aan de hand van die belofte een momentum gegenereerd wordt waarbij daadwerkelijk actie ondernomen wordt. De valkuil hierin is dat men niet te veel kan beloven. Dit heeft te maken met het opbouwen van reputatie en geloofwaardigheid. Speelt men op safe, dan krijgt men niet veel voor elkaar. De kunst is om daarin de juiste balans te vinden waarbij het risico van schenden van reputatie en geloofwaardigheid acceptabel is, maar waarbij men toch voldoende voor elkaar krijgt. Van Lente zegt daarover dat het formuleren van verwachtingen en beloften bijvoorbeeld door een panel van experts kan gebeuren waardoor de betrouwbaarheid van de verwachting vergroot wordt. Bij het panel dient duidelijk te zijn wat de risico’s zijn en dat daarom de verwachtingen tot een bepaalde hoogte reëel dienen te zijn. Aan de hand van het voorgaande wil ik de beloften en verwachtingen nog eens beoordelen. “PVT zal naar verwachting net zo hard groeien als zonne-energie dat in Europa doet” Dit is een sterke verwachting, en trekt zeker de aandacht van belanghebbenden. Een dergelijke verwachting kan bij belanghebbenden een sterk motiverend effect hebben door de verwachting op sterke groei. Deze motivaties kunnen van financiële aard zijn, maar ook creatie van werkgelegenheid, milieuvoordelen, etc., kunnen door belanghebbenden daaruit gedestilleerd worden. Dat alles is natuurlijk ook het doel van die verwachting. Nu kan deze verwachting moeilijk gefalsificeerd worden maar hieronder toch een overweging om de uitspraak te relativeren en risico’s daarvan aan te geven. Ten eerste is deze verwachting voor de bestaande zonnepanelenindustrie een bedreiging. Dit doordat PVT daarmee een regelrechte concurrent wordt voor zonnepanelen. Uit die hoek is dan ook weerstand tegen PVT te verwachten. Deze weerstand kan bijvoorbeeld plaatsvinden door negatieve publiciteit te geven aan PVT. Ten tweede laat vooral PV op Europees niveau een sterke groei zien, dit vooral door financiële steunmaatregelingen in enkele Europese landen. Daarnaast is de sterke groei van zonthermisch vooral gebonden aan eenvoudige tapwater verwarming in de zuid Europese landen alsook zwembadwater verwarming. 52
Uit paragraaf 5.1 blijkt dat PVT een zonnecollector is die als extra functie, elektriciteit levert. Dit door de afhankelijkheid met warm water behoefte en de bestaande CV installatie. Voor PV is die afhankelijkheid er niet. Daarvan uitgaande heeft deze verwachting dan ook geen argumenten die deze bewering enigszins kunnen onderbouwen. Wat wel reëler is om als verwachting te uiten is dat PVT net zo hard zal groeien als zonthermisch dat Europees doet. Met deze verwachting wordt het risico op te hoge (valse) verwachtingen betreffende de sterke groei, verminderd. “De opbrengst van PVT is per m² groter dan PV en zonthermisch separaat” Deze verwachting zal ook de aandacht trekken van belanghebbenden doordat deze er van uitgaat dat PVT ten opzichte van PV en zonthermisch een hogere opbrengst per m² beloofd. Zoals in paragraaf 5.1 aangegeven geldt deze verwachting alleen als er qua totaal opbrengst gelijke systemen worden vergeleken. Andere vergelijkingen waarbij het totaaloppervlak gelijk is, kunnen resulteren in een opbrengst voor PVT per m² die lager ligt dan bij het alternatief systeem. Dit soort vergelijkingen kunnen gemaakt worden als het gegeven oppervlak de beperkende factor is. Zie appendix A voor een rekenvoorbeeld. Ook hier geldt dat dit uitgelegd kan worden door derden als een te hoge verwachting voor PVT. “Esthetisch voordeel van PVT t.o.v. separate systemen” In het werk van B. van Mierlo [17] wordt door de gebruikers van zonnepanelen het belang van goede zichtbaarheid van de installatie aangegeven. Waarom men dat wil is niet onderzocht, maar het geeft wel aan dat men een mening heeft over de esthetische waarde. Dit is een reële bevestiging van de verwachting. In dat onderzoek wordt overigens ook aangegeven dat men blauw niet de mooiste kleur vindt. Wellicht kan daar enigszins rekening mee gehouden worden. Dit is natuurlijk maar in beperkte mate mogelijk omdat nou juist de hoeveelheid opgevangen energie zo hoog mogelijk moet zijn. Zichtbare andere kleuren zou inhouden dat er veel reflectie en daarmee verliezen gepaard gaan. In het ideale geval zal bij 100% absorptie, de kleur gitzwart zijn. Wat sterk gepaard gaat met deze verwachting is dat installatie kosten lager zijn en dat er maar 1 leverancier benodigd is. Soorten informatie Volgens de theorie van Rogers [4] betreffende diffusie van innovaties, is het afhankelijk van het type gebruiker, welke informatie over PVT uitgedragen dient te worden. Het type gebruiker is te verdelen in 5 categorieën die elk een ander tijdstip hebben om tot aanschaf van een innovatie over te gaan. Deze categorieën zijn; innovatoren, vroege gebruikers, vroege meerderheid, late meerderheid en achterblijvers. De eerste twee categorieën zullen meer technische informatie verlangen over de innovatie dan latere categorieën. Ook voor het aantrekken van actoren in het netwerk is een verschil in diepgang van de verstrekte informatie nodig. Voor het vormen van beleid is meer algemene informatie nodig terwijl voor actoren die op lokaal project niveau meer gedetailleerde informatie noodzakelijk om deze te overtuigen van de technologie. Hierin voldoet de folder van de PVT roadmap en de PVT roadmap niet en is daarmee dan ook niet geschikt voor het aantrekken van actoren voor op lokaal niveau. Zij verlangen informatie over opbrengst in elektrische en thermische zin. Ook kosten die gepaard gaan met de installatie van het systeem moeten daarbij verstrekt worden. Uit die gegevens is vervolgens de terugbetaalperiode te berekenen waarin al dan niet eventuele subsidies verrekend zijn.
53
Voor actoren in het netwerk zal het ook noodzakelijk zijn om een onderbouwing te geven van de kostprijsontwikkeling in de toekomst. Er dient een plan te komen die aangeeft hoe die prijsdaling tot stand komt. Met andere woorden op welke punten technologische en procesmatige verbeteringen, op welk tijdstip behaald moeten worden. Doel van die gegevens is om onzekerheid naar de toekomst weg te nemen bij toekomstige investeerders. Naarmate actoren beter geïnformeerd zijn neemt de kans toe dat zij zich voor langere tijd aan het netwerk verbinden.
5.3 Wie heb je nodig? Hieronder bespreek ik wie in het netwerk van actoren noodzakelijk zijn, of kunnen bijdragen aan vergroten van de kans op succesvolle introductie van PVT. Ten eerste beginnend met het lokale project niveau Lokaal niveau Het netwerk van actoren bestaat op lokaal niveau tijdelijk en zal na uitvoering van het project opgeheven worden. Bij elk experiment zal een nieuw netwerk geformuleerd worden. De volgende typen actoren dienen in de experimenten daarin aanwezig te zijn: − Leverancier van PVT modules; Zij leveren de PVT modules − Leverancier van de overige installatiecomponenten als leidingen, opslagvat, regelaar. − Projectontwikkelaar en aannemer − Opdrachtgever − Architect − Installateur voor PVT modules en overige systemen − Lokale overheid − Geldverstrekkende instanties − Gebruikers of vertegenwoordiging daarvan − Waarnemende instantie Belangrijk is dat er overeenstemming tussen de actoren over uitvoering van het project is. Daarvoor is een uitvoerige analyse nodig onder de betrokkenen over hun houding ten aanzien van de uitvoering daarvan. Naarmate de overeenstemming tussen de actoren groter is, zal de uitvoering en resultaten van het project de meeste resultaten opleveren. Globaal niveau De organisaties die nu actief zijn op globaal niveau, zouden aangevuld moeten worden met onderstaande organisaties. Deze organisaties kunnen een bijdrage leveren aan de introductie van PVT. De beschreven actoren beperken zich tot de Nederlandse situatie, doch voor het creëren van een niche markt in het buitenland zouden gelijksoortige organisaties toegevoegd kunnen worden aan het globale niveau. Energietransitie Door de overheid is programma “Energietransitie” opgestart. Doel van dit project is het creëren van een duurzame energievoorziening in Nederland. Dit vanwege de toenemende afhankelijkheid van fossiele brandstoffen en de dreigende klimaat- en milieuproblemen. Daarnaast heeft de overheid als doel gesteld om innovatie en concurrentiekracht op het gebied van duurzame energievoorziening te vergroten.
54
Om een verandering in de energievoorziening heeft de overheid gekozen voor de “transitieaanpak”. Er zijn door de overheid 5 hoofdroutes gedefinieerd. Binnen de hoofdroutes zijn transitiepaden te onderscheiden. Onderdeel van het transitiebeleid is het uitvoeren van transitie-experimenten. Deze experimenten worden uitgevoerd om te onderzoeken hoe een nieuwe duurzame energie innovatie zich in de praktijk gedraagt. Hier ligt dan ook de overeenkomst met SNM. Hierdoor is het mogelijk om te bekijken of het PVT-project in te passen is in het bestaande Transitiebeleid. Dit kan enkele voordelen en nadelen hebben. Hieronder volgt enkele overwegingen. • Voordeel: Mogelijkheid tot subsidie van de experimenten. Hierdoor hoeft het netwerk van actoren niet alleen voor de kosten op te draaien wanneer andere vormen van subsidie niet mogelijk zijn zoals EOS-DEMO. • Voordeel: Bij succesvol verlopen van de experimenten is het gemakkelijker om beschermingsmaatregelen te treffen tijdens uitbreiding tot een nichemarkt. Dit doordat de nationale overheid betrokken is bij de totstandkoming van de resultaten. • Nadeel: kan zijn dat men zich vanwege financiële overheidsvergoedingen moet houden aan bepaalde spelregels die niet wenselijk worden geacht voor het opzetten van een niche markt voor PVT technologie. • Voordeel is wel dat het dwingt tot het effectief en efficiënt uitvoeren van het project. Onderdeel van het programma ”Energietransitie” is de Unieke Kansen Regeling (UKR). Deze regeling stimuleert de experimenten die bijdragen aan een duurzame energievoorziening en berdaagt maximaal 40% van de extra investeringskosten. Om voor de regeling in aanmerking te komen moet aan een reeks van voorwaarden worden voldaan. Deze voorwaarden zijn: • De experimenten dienen op een erkend transitiepad te liggen. • De transitie-experimenten worden uitgevoerd door een coalitie waarbij een marktpartij leidend is. • De mate waarin de technologie kan bijdragen in het terugdringen van CO2 uitstoot De kosten per vermeden tot CO2 uitstoot, opgeschaald naar 2020. • De herkomst en duurzaamheid van de in te zetten grondstoffen. Om te bepalen of het zinvol is een aanvraag in te dienen voor deelname aan het programma “energietransitie” moet een analyse gemaakt worden van de te maken kosten voor het uitvoeren van de experimenten. En andere voor/nadelen die deelname met zich mee brengt. Voor de Nederlandse situatie is betrokkenheid bij de energietransitie in mijn ogen wenselijk. Dit omdat vanuit de overheid meer en meer belangstelling hier voor komt. Daarnaast geven Kemp en Geels aan dat aansluiting bij grotere processen, de introductie van nieuwe technologie een betere kans van slagen geeft. In de bijeenkomst van de Taskforce Energietransitie werd het Transitieactieplan naar een duurzame energiehuishouding overhandigd aan minister Brinkhorst van EZ en staatsecretaris Van Geel van VROM. Deze bijeenkomst heb ik bijgewoond op 8 mei 2006. Tijdens deze bijeenkomst bleek uit de presentaties dat ook zonne-energie uitvoerig vernoemd wordt als oplossing voor het broeikasprobleem. Dit werd geuit als visie voor de toekomst van energie- technologie in Nederland. De ministers waren onder de indruk van de werkzaamheden van de Taskforce. Dit voornamelijk door de gestructureerde aanpak. Dit is met betrekking tot energietechnologie, volgens toenmalig minister Brinkhorst nog niet eerder vertoont in Nederland. 55
Nu zal niet iedereen even gecharmeerd zijn van de aanpak in de energietransitie. Tijdens het interview bij ECN werd het ongenoegen geuit dat de Taskforce voornamelijk bestaat uit de gevestigde orde. Deze zouden wel aan duurzame energie willen doen, zolang dat maar in hun eigen straatje past. Als relatief kleine onderzoeksgroep dat zich binnen ECN, met PVT bezig houdt, komt men daar moeilijk tussen. In het transitie platform Schoon fossiel bijvoorbeeld gaan bestaande kolencentrales duurzamer elektriciteit produceren door meer biomassa mee te stoken in hun centrales. Vernieuwend is die aanpassing niet in vergelijk met PVT. Anderzijds is een omschakeling naar een duurzame energie huishouding niet in een keer te maken. Alleen al vanwege de bestaande investeringen zou het een enorme kapitaalvernietiging zijn als dit allemaal ineens buiten gebruik wordt gesteld. Daarnaast is een dergelijk grootte hoeveelheid duurzame energie als infrastructuur niet in een keer beschikbaar. Daarnaast brengt een te snelle omschakeling ook risico’s met zich mee als het in gevaar brengen van de leveringszekerheid betreffende elektriciteit. Maar ook wantrouwen ten opzicht van nieuwe investeerders zal daardoor vergroot worden. PVT als technologie, is te positioneren in twee platforms, het platform duurzame elektriciteit of het platform gebouwde omgeving. Naar mijn mening past PVT het beste in het platform gebouwde omgeving. Reden daarvoor is dat de PVT module niet als enige het duurzame systeem vormt. Interactie met de overige systeemcomponenten alsook het gebouw zelf is noodzakelijk. Door het deelnemen in de energietransitie is het ook mogelijk om ontwikkelingen van alternatieven en concurrentie voor PVT van dichtbij te blijven volgen zoals elektriciteitopwekking in de CV ketel. Hollandsolar Hollandsolar is een Nederlandse brancheorganisatie voor zonne-energie. Het doel van de organisatie is het bevorderen van zonne-energie in Nederland door middel van voorlichting en kennisoverdracht. Ook is de vereniging een aanspreekpunt voor de verschillende marktpartijen die zich bezig houden met zonne-energie. Daarnaast wordt tussen de leden onderling kennis uitgewisseld. Ook probeert Holland Solar, regelgeving en beleid over zonne-energie bij de overheden beïnvloeden. Aangezien het aantal leden in de organisatie nog steeds groeiende is kan Holland Solar een belangrijke distributeur zijn van informatie over PVT technologie en de toepassingen daarvan en daarmee een belangrijke change agent. De voorzitter van de organisatie stelt de vraag waarom wij (de maatschappij) PVT zou willen. Hiervoor dient een goed antwoord te komen. Het presenteren van de PVT folder met daarin de voordelen van PVT lijkt mij daarin niet voldoende. Uiteraard dienen deze voordelen, gestaafd te worden met getallen op financieel gebied, doch ook betreffende marktonderzoek. Ander mogelijk voordeel van het betrekken van HollandSolar bij PVT is, de beschikbare kennis die in deze groep aanwezig is. Dit omdat de leden daarvan al actief zijn op het gebied van PV en zonthermisch, kan daaruit waardevolle informatie verkregen worden. Deze kan ingezet worden bij het ontwerpen en uitvoeren van experimenten. Hierdoor hoeven veel onderwerpen niet proefondervindelijk bepaald te worden. Dit gelt natuurlijk niet alleen voor de technische ervaring, doch ook voor niet technische ervaringen over bijvoorbeeld logistieke trajecten. Daarnaast kan bij onder de leden de houding ten opzichte van PVT onderzocht worden en wat de achterliggende oorzaken zijn van het ontstane beeld.
56
Milieuorganisaties De betrokkenheid van milieu organisaties is wenselijk. Zij kunnen vanuit hun referentiekader aangeven waar verbeteringen ten aanzien van PVT toepassingen mogelijk zijn. Hierin is de scope niet alleen beperkt tot de eventuele voordelen van PVT doch ook milieuaspecten van het fabricageproces, transport, hergebruik en recycling, enz., zijn van belang. De vermindering van CO² uitstoot is niet alleen een functie van de hoeveelheid bespaarde elektriciteit en gas, doch ook van het gehele productieproces dat daaraan vooraf gaat. Een gelijksoortige weergave als CO² uitstoot is de periode die nodig is om een gelijke hoeveelheid energie op te wekken als de hoeveelheid die voor het gehele productieproces en installatie nodig is geweest. Dit staat bekend als de “energy payback period”. Vooralsnog is die periode voor PVT niet bekend. Het doel van de betrokkenheid van milieuorganisaties is dat men van elkaar kan leren. Bekendheid genereren over PVT binnen deze organisaties is daarin de eerste stap die gezet moet worden.
5.4 Waarop dient geleerd te worden? In deze paragraaf wil ik aangeven op welke gebieden nog geleerd dient te worden. Hierbij zal ik dat indelen in 1ste 2de en 3de orde leren. 1ste orde leren 1ste orde leren betreft leren over de innovatie zelf, dus wat zijn de eigenschappen van PVT. In de PVT roadmap [2] word een gedetailleerd overzicht gegeven van “issues” waarin onderzoek gedaan dient te worden. Wat daaraan toegevoegd dient te worden is of de toepassing van nieuwe technieken in de zonnepanelen ook toegepast kunnen worden in PVT panelen. Het betreft onder andere kunststof zonnecellen (flexibel!), dunne film zonnecellen, amorf silicium en Luminesent Solar Concentrators, waarbij gebruik gemaakt wordt van luminicerende kunststof platen om licht in te vangen, enz, enz . Voorgaande technieken zijn niet volledig maar geven aan dat er op het gebied van PV veel in ontwikkeling is. Blijvend moet bekeken worden of deze nieuwe technieken een bedreiging kunnen vormen voor PVT of dat zij gecombineerd kunnen worden. Van de al uitgevoerde demonstratie projecten en van kennis in het algemeen over PV en zonthermische, is veel te vinden en te leren. 2de orde leren 2de orde leren is het leren en evalueren van processen die actief zijn bij 1ste orde leren. Hierin wil ik onderscheid maken tussen projectmatige processen en sociale processen. Over 2de orde leren wordt nog niets vermeld in de PVT roadmap en ook niet door de IEA SHC task 35. Voor de projectmatige processen dienen de volgende vragen gesteld te worden: − Hoe komt netwerkvorming tot stand? − Waarom wil die actor wel of niet participeren in de experimenten, wat zijn de redenen om niet mee te doen? Kan rekening gehouden worden met afwijkende motivatie? − Hoe verloopt communicatie naar de actoren toe? Waarom duurt beslissingen nemen over het experiment lang? Kan daar iets aan gedaan worden? − Hoe zijn de relaties tussen actoren onderling? Zijn problemen (te verwachten) tussen partijen?
57
− Hebben de actoren een gelijke visie voor PVT ontwikkeld? Zo nee, waarom niet en wat is de oorzaak daarvan? Zijn die oorzaken op te lossen? Hoe erg is het als men er niet uit komt? − Hoe wordt bepaald of het project een succes is en hoe voorkom je dat het eenzijdig (alleen financieel) beoordeeld wordt? − Zijn problemen op voorhand te voorzien of te bedenken? Vraag voortdurend af wat er mis kan gaan en probeer hier op in te spelen. Wellicht kunnen problemen tegen elkaar weggestreept worden als deze van te voren in kaart worden gebracht. Zijn er “work arounds” te bedenken voor de geanticipeerde problemen? Dus de “wat als, dan dit” gedachte (If then -> Else). Voor het analyseren van mogelijke problemen kan een bekend industriële methode genaamd FMEA (Failure mode and effects analysis) ingezet worden. FMEA is een methode dat in het bedrijfsleven wordt toegepast voor technologische producten en veiligheidsystemen, maar kan ook voor het beoordelen van processen worden ingezet. De uitkomst van een FMEA is een lijst met risicoprioriteiten. De risicoprioriteit is het product van de waarschijnlijkheid van het optreden van het probleem maal de ernst van het probleem maal de detecteerbaarheid van het probleem. De verwachte problemen met de hoogste risicoprioriteit verdienen dan ook de hoogste aandacht. Een voorbeeld hierbij is het leveren van producten die voor het experiment nodig zijn. De vragen zijn hier; hoe erg is het als de producten niet geleverd worden, en hoe zichtbaar is de leverbaarheid van die producten? Dit soort vragen kunnen ook gesteld voor informatie verstrekking, communicatie, financiën, enz, enz. Met sociale processen worden processen bedoeld die spelen bij de gebruikers van de technologie. Het leren over de gebruiker kan de kans op marktvorming vergroten doordat beter ingespeeld kan worden op de behoeften en verwachtingen van die gebruiker. Het leren over gebruikers kan door sociale monitoring. Hiervoor heeft IVAM een methode ontwikkeld genaamd “sociale monitoring DEAM”. IVAM is een milieukundig adviesbureau dat voortgekomen is uit de Universiteit van Amsterdam. Met de methode wordt beoogd een standaardmethodiek te ontwikkelen voor sociale monitoring van het gebruik van duurzame energie technologieën. De methode bestaat uit twee fasen, in de eerste fase vindt een nulmeting plaats. Hierbij wordt de toekomstige gebruiker een vragenlijst aangeboden om te bepalen wat zijn beeld is voor aanschaf van de installatie. In de tweede fase wordt een nameting gedaan waarin ook weer middels een vragenlijst de bevindingen van de installatie onderzocht worden. Door het vergelijken van beide vragenlijsten kan daaruit gedestilleerd worden welke sociale veranderingen hebben plaatsgevonden door de aanschaf van de installatie. Uit een contact met IVAM bleek dat zij niet op de hoogte zijn van demonstratie projecten voor PVT. Zij geven aan dat wanneer daar vanuit die projecten behoefte aan is, zij de sociale monitoring daarvoor kunnen opzetten. In hoofdstuk 6 over het experiment wordt op sociale monitoring verder ingegaan.
58
Bij tweede orde leren kunnen veel vragen geformuleerd worden zoals hierboven gedaan is, vooral door diegene die zich actief met PVT bezig houden. Boodschap hierin is dat bovengenoemde vragen tot verbetering van de processen leiden en informatie over de gebruiker beschikbaar komt, die noodzakelijk zijn om voor PVT een (niche)markt te creëren. Daarnaast zijn er al vele experimenten of demonstratieprojecten uitgevoerd die betrekking hadden op PV en zonthermisch. Deze projecten verschaffen waardevolle informatie over de projectaanpak met betrekking tot wat er goed en fout is gegaan in het verleden. Hieruit kan lering getrokken worden voor de toekomstig uit te voeren experimenten voor PVT. 3de orde leren 3de orde leren is het evalueren van evalueren (reflection on reflection in action) Vragen die bij derde orde leren gesteld worden zijn; Is de manier waarop de processen geëvalueerd worden effectief? Wordt er kritisch genoeg naar gekeken? Levert dit evalueren van processen ook werkelijk verbeteringen op? Zijn er mogelijkheden om het verbeteren te verbeteren? Zo nee, waar ligt dat aan. Is er een gebrek aan kennis op het gebied van organiseren? Daarvoor kunnen bijvoorbeeld personen of organisaties ingeschakeld worden die daarin gespecialiseerd zijn. Een voorbeeld hiervan is de vraag of de vragenlijsten voor sociale monitoring effectief en efficiënt zijn. Wellicht kan blijken dat in die vragenlijst aanpassingen gedaan moeten worden ten behoeve van vervolgexperimenten. Is een vragenlijst wel voldoende, of moet dit bijvoorbeeld aangevuld worden met een persoonlijk interview. Hieruit blijkt dat er nooit een heilige vragenlijst kan bestaan, maar dat die altijd voor verbetering vatbaar is. Het leren van de experimenten is van cruciaal belang. Een degelijk projectplan met daarin de gestelde leerdoelen is noodzakelijk. Een kritische bespreking van het projectplan door de actoren op globaal niche niveau zorgt er voor dat de juiste en voldoende informatie uit de experimenten beschikbaar komt. Resultaten kunnen dan gebruikt worden als sturing naar nieuw op te zetten projecten. Het doel moet zijn dat er een zichzelf verbeterend systeem ontstaat waarin ervaringen van het ene project in de zin van 1E, 2E en 3E orde leren, leiden tot verbeteringen in nieuwe projecten. Het resultaat kan dan een grotere kans zijn, op het creëren van een niche markt voor PVT.
59
6
Het experiment
In dit hoofdstuk wordt een voorstel gedaan voor het uitvoeren van een experiment met PVT. Het voorstel bevat de elementen van SNM, die in de voorgaande hoofdstukken voorgesteld worden.
6.1 Energietransitie Als basis voor het experiment stel ik voor om deze vanuit de Energietransitie vorm te geven. Deze kan dan geïmplementeerd worden binnen het “Platform Energietransitie Gebouwde Omgeving” PEGO. Bij ECN is men zijn binnen de groep EGON actief met PVT. Vanuit ECN kan daarmee een verzoek worden gedaan om PVT als technologie op te nemen in de transitie-experimenten. Het uitvoeren van het SNM model kan dan plaatsvinden binnen de 5 stappen zoals die voor SNM worden weergegeven. Deze stappen zijn meer gedetailleerd beschreven in paragraaf 3.3. Deze stappen zijn: 1. Identificeren van de technologie of concept 2. Ontwerpen van experimenten 3. Implementeren van experimenten 4. Expanderen tot een niche markt 5. Afbouwen van beschermingsmaatregelen Identificeren van de technologie of concept Binnen het transitie platform PEGO is het maatschappelijke probleem waar men aan werkt, de hoge energieconsumptie in de gebouwde omgeving. Deze dient gereduceerd te worden om daarmee de invloed op het milieu en klimaat te reduceren. Eén onderdeel van het reduceren van energieverbruik, is inzetten op duurzaam bouwen met energie (zeer) zuinige woningen. Het combineren van PVT en energiezuinige woningen is de opzet van het experiment. Natuurlijk zal in dit stadium, PVT gewogen worden ten opzichte van andere duurzame energie technologieën. Te denken is aan warmtepompen, micro-wkk, kleinschalige biomassa, passieve zonne-energie, enz. De vragen die daarbij gesteld dienen te worden zijn afkomstig van de verwachtingen die over PVT geuit worden. De vragen zijn daarmee: − Wat zijn de voordelen en nadelen van het toepassen van PVT? o Heeft PVT een hogere opbrengst per vierkante meter dan haar alternatieven? o Zijn de installatie kosten geringer? o Is het esthetisch voordel groter? o Is materiaal reductie mogelijk? o Zijn arbeidskosten geringer dan het alternatief? − In hoeverre draagt PVT bij tot het reduceren van energieverbruik? − Zijn er toekomstige mogelijkheden tot ondersteuning van de overheid? − Hoe ziet de toekomstige ontwikkeling van PVT er uit ten opzichte van andere duurzame energie technologieën? Na beoordeling zullen enkele technologieën over blijven die voor experimenten in aanmerking komen. Om padafhankelijkheid te voorkomen moet dit aantal niet te klein zijn. Daarnaast moet vanwege beperking van budget het aantal opties niet te groot zijn, en is het maken van keuzes noodzakelijk.
60
6.2 Ontwerpen van een experiment In deze paragraaf worden de elementen van het experiment besproken. 6.2.1 Selectie van de testomgeving In het voorgaande hoofdstuk is voorgesteld om een niche experiment uit te voeren voor woningen waarin duurzame energie centraal staat. Er zijn daarbij meerdere mogelijke toepassingsgebieden. Deze zijn: − Energie-nul-woningen − Zonnewoningen − Passiefwoningen Ondanks dat de drie woning concepten, duurzame energie als centraal thema hebben, zijn er onderlinge verschillen. Om een keuze te kunnen maken voor een concept dat voor het experiment gebruikt kan worden, zullen de verschillen hieronder duidelijk gemaakt worden. Energie nul woning Voor een energie-nul-woning geldt dat deze gedurende het jaar evenveel energie opwekt, als dat er verbruikt wordt. In een onderzoek van SenterNovem, is een evaluatie van de energie-nul-woning gemaakt [20]. Uit de meetresultaten blijkt dat het behalen van de energie-nul maar zelden het geval is. Reden hiervoor zijn o.a. storing aan de apparatuur en de weersituatie van het betreffende jaar. Dit werkt nadelig voor het imago van de energie-nul-woning omdat die grens zo strikt getrokken is. Er wordt geopperd om het concept aan te passen naar een “zeer energiezuinige woning”. Daarnaast zijn er geen eisen vastgesteld die bepalen hoe dat energienul verkregen dient te worden. Hierdoor verschilde de isolatiewaarden en oppervlakten aan PV en zonthermisch sterk van elkaar bij de diverse energie nul woningen. Zonnewoning Een zonnewoning is duurzame energiewoning waarvoor het mogelijk is om een certificaat te verkrijgen die aangeeft dat de woning een zonnewoning is. De eisen zijn (Bron: SenterNovem): − De woning is goed geïsoleerd en de EP-coëfficiënt is maximaal 0,68 − Toepassing van minimaal twee van de vier volgende vormen van duurzaam energie: zonneboiler, net gekoppeld PV, passieve zonne-energie, warmtepomp. − Toepassing van het Nationaal Dubo-pakket (eisen groene financiering) − Oververhitting in de zomerperiode wordt voorkomen − Optimaal gebruik van daglicht − Gebruik van FSC-gecertificeerd hout − Schriftelijke bewonersinstructie Dubo staat voor duurzaam bouwen. Het is pakket met maatregelen voor het ontwikkelen van de gebouwde omgeving met respect voor mens en milieu. Als aan het nationaal Dubo-pakket is voldaan, is het mogelijk om een groenfinanciering te verkrijgen waarvoor lagere rentepercentages gelden dan voor de gemiddelde hypotheek. Jaarlijks wordt door het ministerie van VROM de eisen vastgesteld.
61
Passiefwoning Bij een passiefwoning ligt het uitgangspunt van duurzaamheid bij de verregaande isolatie van de woning waarmee energieverbruik vermeden wordt. De toepassing van duurzame energietechnologieën is daarbij meer een optie dan een verplichting. De eis is dat het energieverbruik voor verwarming en koeling per jaar niet meer is dan 15kWh/m². Het totaal aan energieverbruik mag niet meer bedragen dan 42kWh/m² per jaar. Dit is inclusief het verbruik van alle apparatuur en verlichting. Op dit moment is er in Nederland geen certificering voorhanden, maar deze is wel in voorbereiding. Onbekend is wanneer die certificering gereed is en waarvoor men dan in aanmerking komt. Een open punt bij de ontwikkeling van het passiefhuis in Nederland is de koppeling met de EPC. De energie besparingsmaatregelen die voor een passiefhuis gelden, worden in de EPC berekening niet volledig verrekend. Discussies zijn gaande om dit probleem op te lossen. Volgens SenterNovem heeft een passiefhuis dat aan de 15kWh/m² energie verbruik voldoet een EPC van 0,32. Door toepassing van zonne-energie technologie kan deze waarde nog verder dalen. In dat geval is het belangrijk dat de oriëntatie van het huis dusdanig is dat het dak maximale zonne-instraling heeft. Dit wordt zongerichte verkaveling genoemd. In Nederland is de stichting “Passiefhuis” en “passief bouwen” actief op dat gebied. Op Europees gebied is de organisatie “Promotion of European Passive houses” PEP opgericht ter promotie van het passiefhuis concept. ECN is als partner betrokken bij die organisatie. Een andere organisatie is IEA SHC task 28. Zij ontwikkelen concepten voor zonne-energie woningen. Keuze van woningtype Energie-nul Het ontbreken van eisen ten aanzien van het bereiken van energienul en het mogelijk nadelige imago bij het niet behalen van energienul, is dit concept niet geschikt voor het uitvoeren van een experiment. Zonnewoning Het voordeel van een zonnewoning concept is dat er een pakket met eisen ontwikkeld is waaraan de woning dient te voldoen. Daarmee kan aanspraak gemaakt worden op speciale financiële regelingen. Deze financiële regeling is echter beperkt tot ongeveer 34 duizend Euro, wat bij een maximale kostprijs van 275K Euro voor een woning neer komt op 12% van de totale kosten. Daarnaast geeft het pakket van eisen, garantie dat de woning op een duurzame wijze is gebouwd. Nadeel is dat het concept van de zonnewoning weinig internationale inbedding heeft. Passiefwoning Ook van de passiefwoning is een eisenpakket opgesteld waaraan de woning moet voldoen. Voordeel is dat er op globaal niche niveau activiteiten zijn die de verspreiding van dit type woning promoten. Nadeel is dat voor de Nederlandse situatie nog geen koppeling met een certificaat is waaraan bepaalde financiële voordelen verbonden zijn. Keuze Vanwege de internationale inbedding van het passiefhuis is voor het experiment, dit type energie woning gekozen.
62
6.2.2 Netwerk van actoren Het experiment dient te worden ontworpen voor de toepassing van passiefhuizen. Daarmee is het experiment met PVT een onderdeel van een groter project. Met betrekking tot passiefhuizen verwacht men binnen korte tijd een aanzienlijke toename (bron SenterNovem). Zo is een experiment met 120 passiefhuizen in ontwikkeling in den Helder, ook onder de EOS-DEMO subsidie. Hiermee wil ik aangeven dat reële initiatieven aanwezig zijn voor de bouw van passiefhuizen. Het bouwbedrijf BAM is daarbij nauw betrokken. Met BAM kan overlegd worden of er projecten zijn waarin PVT als experiment gerealiseerd kan worden. Als zich mogelijkheden aanbieden, kan een experiment daarbij opgezet worden. In dit stadium is het van belang dat de drie centrale processen van SNM vorm krijgen. Het netwerk van actoren dient opgesteld te worden, het bepalen van beloften en verwachtingen en het leerproces moet opgesteld worden. Deze zullen in de volgende paragrafen aan bod komen. Het netwerk van actoren komt in dit experiment er als volgt uit te zien. Globaal niveau: − Energietransitie, platform PEGO − PEP, Promotion of European Passivehouses − ECN, wetenschappelijke bijdrage − IEA SHC task 28, ontwikkeling zonne-energie en passief huizen − IEA SHC task 35, ontwikkeling van PVT − Milieu organisatie, berekenen LCA − HollandSolar, ervaring uitwisselen over zonne-energie Lokaal niveau − ECN, monitoring energie opbrengsten − PVT producent/leverancier − Betrokkenen in het bouwproces; architect, projectontwikkelaar, bouwbedrijf, enz − Lokale overheid, voor vergunningen en dergelijke − BAM, uitwerken van passiefhuis concept − Toekomstige gebruikers
63
PVT
PVT PLATFORM PASIEFHUIS
IEA SHC task 28
IEA SHC task 35
NATIONALE OVERHEID MILIEU ORGANISATIE LCA
PEP
STICHTING PASSIEF BOUWEN
ECN
ENERGIE TRANSITIE PEGO
PARTIJEN VOOR BOUWPROCES
PVT LEVERANCIER
PROJECT COÖRDINATOR LOKALE OVERHEID
GEBRUIKERS
ECN
BAM
Figuur 8 Netwerk van actoren
6.2.3 Beloften en verwachtingen Met betrekking tot de verwachtingen en beloften dienen haalbare energie opwekkingsgetallen gearticuleerd te worden. Dit om teleurstelling over het behaalde resultaat te voorkomen. De recente opwekkingsresultaten uit het RES project kunnen daarvoor gebruik worden. Deze wijken het minst af van de te verwachten opbrengsten voor zonnecollectoren, rekening houdend met de verminderde opbrengsten.
64
6.2.4 Leerproces Ten eerste moeten doelen gesteld worden van datgene er geleerd moet worden van het experiment. Als basis hiervoor kunnen de leeraspecten genomen worden zoals die door Kemp e.a. [1] zijn geformuleerd. Deze zijn: Ontwerpspecificatie; Dient het PVT ontwerp aangepast te worden bij toepassing in een passiefhuis? Is het mogelijk om een voldak systeem te realiseren met PVT? Overheidsbeleid; Welke mogelijkheden zijn er of moeten er komen om het gebruik van zonne-energie te stimuleren? Culturele en psychische factoren; Wat is het effect van zonne-energie? Zijn er belangrijke culturele en psychische factoren die een positieve of negatieve bijdrage leveren aan technologie ontwikkeling? Markt werking; Wie zijn de uiteindelijke gebruikers van de technologie en wat zijn de behoeften daarvan. Hoe moet het marketing proces er uitzien? Productie processen; Wie zijn de huidige producenten van de technologie en welke mogelijke producenten zijn te identificeren? Welke problemen zijn te verwachten in het productie proces? Het logistieke proces; Hoe ziet het logistieke proces er uit? Waar zitten knelpunten en waar zijn knelpunten te verwachten? Sociale en milieu effecten; Hoeveel besparing levert het gebruik van zonne-energie op bij toepassing in een passiefhuis? Is er sprake van een rebound effect? Hoeveel energie is nodig geweest voor de productie van een PVT installatie? Niet alleen van het PVT paneel, maar van alle componenten die zonder gebruikmaking van zonne-energie niet aanwezig zouden zijn geweest. Laat daarvoor een gedetailleerde LCA uitvoeren zodat de netto milieu voordelen/nadelen zichtbaar worden. Er is met die analyse ook vast te stellen waar de grote brokken zitten die voor verbetering vatbaar zijn. Deze opsomming is niet compleet, maar zal gedurende het experiment groeien. De leerdoelen moeten daarbij actief gedocumenteerd worden in een rapport. Er moet ook communicatie plaatsvinden tussen de actoren waarbij men kan aanvullen en corrigeren, daar waar dat nodig wordt geacht.
65
6.2.5 De PVT installatie Als experiment stel ik het toepassen van PVT voor bij een nieuwbouwproject met geschakelde passiefhuis woningen, omdat dat type woning met nieuwbouw het meest voorkomt in Nederland. In de publicatie van de Boer e.a. [22] bij ECN, wordt gerekend met een verbruik voor tapwater van 10,4GJ/jaar. Deze hoeveelheid is afgeleid van de NEN5128. Dit is een norm waarin bepalingen en definities zijn vastgelegd voor de berekening van de energie prestatie coëfficiënt EPC. Door toepassing van zonnecollectoren, geeft men aan dat daarmee 6GJ/jaar gespaard kan worden. Bij de berekening van het benodigde oppervlak aan PVT ga ik uit van de opbrengstgetallen zoals die in paragraaf 4.2.8 berekend zijn. Dit getal is 810MJ/m²j. Het benodigde oppervlak is daarmee 6000MJ/810MJ = 7,4m². Volgens het CBS is het elektriciteitsverbruik in 2004, 3346 kWh geweest. Met 7,4m² aan PVT wordt 7,4*100kWh/m² = 740kWh per jaar opgewekt. Door gebruik te maken van energiezuinige apparatuur, kan als doelstelling gesteld worden om in een passiefhuis de helft van het Nederlandse gemiddelde aan elektriciteit te verbruiken. De helft komt overeen met 1673kWh per jaar. Om dit volledig te kunnen dekken om qua elektriciteit op nul uit te komen zou er 1673kWh720kWh=953kWh extra opgewekt moeten worden. Dit houdt in dat er naast de 7,4 m² nog 9,5m² aan PVT-T toegepast moet worden. Het dakoppervlak van de referentiewoning is te bepalen uit de maatvoering zoals die in bijlage B gegeven is. Het dakoppervlak bedraagt 37m². Van de 37m² blijft nog 20m² over. Dit oppervlak kan gebruikt worden om het aandeel elektriciteit opwekking met PVT-T te vergroten. De installatie voor warm tapwater ruimteverwarming is hieronder weergegeven.
Figuur 9 Warmte installatie
66
6.3 Monitoring 6.3.1 Sociale monitoring Zoals al eerder vermeld, heeft IVAM een methode ontwikkeld om te bepalen wat de sociale effecten zijn op het toepassen van duurzame energie technologieën [19]. Dit wordt sociale monitoring duurzame energie achter de meter genoemd. Het doel van sociale monitoring is kennis vergaren over de gebruiker van duurzame energie technologie betreffende de houding, gedrag en comfortbeleving. In de standaardmethodiek worden 4 effectfactoren onderscheiden: 1. Energie bewustzijn 2. Mening over DEAM in het algemeen 3. Comfortbeleving 4. Gebruiksgedrag De sociale monitoring bestaat uit twee gedeelten. Ten eerste dient er een nulmeting plaats te vinden. Hiermee wordt de toestand vastgelegd zoals die was voordat de bewoners het passiefhuis betrekken. Er dient een geschikt moment gekozen te worden voor het uitvoeren van een nulmeting. Bij nieuwbouw ligt dat moment niet zo eenduidig vast als bij renovatieprojecten waar de bewoners vlak voor de renovatie, een vragenlijst ter invulling aangeboden krijgen. Moet de nieuwe bewoner aan een nulmeting onderworpen worden op het moment dat het huis gekocht wordt, of op het moment dat de nieuwe woning betrokken gaat worden? Een onderdeel van het leerproces kan de geschikte vaststelling zijn voor dit moment. Wellicht is een nulmeting in zijn geheel niet mogelijk en kan alleen een effectmeting gedaan worden. Het onderdeel sociale monitoring duurzame energie kan een onderdeel zijn van een meer omvattende monitoring van alle aspecten die bij het wonen in een passiefhuis komen kijken. 6.3.2 Technische monitoring Tijdens de experimenten kan het jaar waarin metingen worden verricht tegenvallen qua zonneschijn. Dit is een risico van het experiment. De opbrengst lijkt dan laag ten opzichte van gemiddelden die voor PV en zonthermisch gelden. Dit kan door tegenstanders aangegrepen worden om PVT in een slecht daglicht te stellen. Door middel van het plaatsen van een referentie opstelling met PV en zonthermisch kunnen resultaten relatief met elkaar worden vergeleken. Deze referentie opstelling zou geplaatst kunnen worden op één van de passiefhuizen die voor het experiment in aanmerking komen. De monitoring dient uitgevoerd te worden aan de hand van het Protocol Monitoring Duurzame Energie. Dit protocol is vervat in de NEN5128 van het Nederlands normalisatie instituut. Daarnaast is meer praktische informatie te verkrijgen over monitoring van PV via de website van SenterNovem [23]. Daarin is het document [18] verkrijgbaar die een aanbevolen werkwijze beschrijft voor PV monitoring. Wenselijk is het dat er een dergelijke richtlijn vanuit de EIA SHC task 35 wordt voorgeschreven voor het verzamelen van de meetgegevens. Dit voorkomt afwijkende meetprocedures tussen de
67
deelnemers uit verschillende landen. Hiervoor kan bijvoorbeeld de IEC 61724 gebruikt worden. Het vergelijken van verschillende systemen uit de verschillende experimenten is dan mogelijk. Voor zover bekend is er voor zonthermische opwekking nog geen richtlijn opgesteld. Dit dient door de EIA SHC task 35 verzorgd te worden. Dit ook weer als doel om de meetmethoden over de projecten gelijk te maken. 6.3.3 Beschermingsmaatregelen Tijdens deze stap moet ook bepaald gaan worden hoe beschermingsmaatregelen er uit dienen te zien. Nu is het wellicht mogelijk om in eerste instantie een experiment specifieke bescherming te verkrijgen. Dit kan bijvoorbeeld de Unieke kansen regeling zijn of zoals al eerder vermeld de EOSdemo. Voor vervolgprojecten zijn deze niet geschikt omdat die alleen worden toegekend aan projecten waar nieuwe technologieën worden ingezet of daar waar combinaties van technologieën nieuw zijn. Er zal dus structurele bescherming moeten worden opgezet. Zo heeft men in 2007 in België een subsidie opgesteld voor passiefhuizen van 100 Euro per m² met een maximum van 150m². Voor de voorgestelde woning van 127m² is dat 12700 Euro. Daarnaast zijn er subsidies voor PV en zonthermische installaties tot 3000 Euro. Dit is een aanzienlijke stimulans om tot de bouw van een passiefhuis over te gaan. Op dit moment is er in Nederland nog geen regeling van toepassing. Via het platform Energietransitie, kan daar bij de Nationale overheid op aangedrongen worden.
6.4 Vervolg stappen Na het identificeren van een technologie in stap 1, en het ontwerp van het experiment in stap 2 volgen de laatste drie stappen in de ontwikkeling van een niche. Implementeren van experimenten Bij het implementeren van het experiment wordt het experiment daadwerkelijk uitgevoerd. Daarin is het verzamelen van leerdata de belangrijkste activiteit. Met deze stap wordt ook het uitdragen van informatie steeds intensiever. Bepaald moet worden wie de ontvanger is van de resultaten. De inhoud in de manier van gegevens presenteren is daarbij verschillend. Dit zijn onder andere de volgende ontvangers; − Media − Subsidie verstrekker − Nationale en internationale platforms Het expanderen van de niche markt Het toepassen van PVT op passiefhuizen sluit natuurlijk niet uit dat deze ook toegepast kunnen worden op andere vormen van duurzame energie woningen. Hiermee wordt het toepassingsgebied van PVT al vergroot. Voor de gemiddelde woningbouw in Nederland geldt sinds 2006 dat de energie prestatie norm verlaagd is van 1,0 naar 0,8. Architecten moeten daarbij steeds ingrijpendere maatregelen treffen om deze norm te halen. Door toepassing van PVT kan die norm behaald worden doordat deze met 0,21 de EPC verlaagd. Er zal daarbij een afweging gemaakt worden tussen de kosten van PVT en andere energiebesparing maatregelen die de EPC ook verlagen. Toepassing van PVT bij de gemiddelde woningbouw, zal bij succesvolle implementatie resulteren in het algemene gebruik van PVT en is daarmee het gebruik in niches overstegen. 68
Afbouwen van beschermingsmaatregelen Aan de hand van verwachtingen over de kostprijsontwikkeling is een methode voor afbouwen van beschermingsmaatregelen mogelijk. De verwachting is dat de kostprijs van PVT daalt met 20% bij elke verdubbeling van het aantal geproduceerde eenheden. Dit is het gevolg van schaalvergroting, “economy of scale”. Het mechanisme achter het afbouwen van beschermingsmaatregelen is het houden van constante motivatie bij de PVT producent om de kostprijs te blijven verlagen. Tijdens de interviews te Haarlem werd dit onderkend als het probleem dat de Energie Prestatie Regeling kende voordat deze in 2003 werd afgeschaft. In sommige gevallen kon men met het optellen van diverse subsidies, de PV panelen bijna gratis afhalen. Dit klinkt leuk voor de persoon die de panelen aanschaft en voor de producent die een goede prijs ervoor krijgt, maar dit motiveert niet tot kostprijs verlaging. Hoe sterk dat de afname dient te zijn moet aan de hand van de te verwachten jaarlijkse afzet bepaald worden. Mogelijkheden voor beschermingsmaatregelen worden hieronder weergegeven. Feed in tarifs Deze worden in het buitenland voor PV veelvuldig toegepast. Een voorbeeld daarvan is Duitsland waar de vergoedingen voor opgewekte stroom jaarlijks met 5% dalen. Een nadeel van die regeling is dat binnen zonne-energie, alleen PV wordt gestimuleerd. Het is Duitsland interessant om het dak vol te leggen met PV omdat dat geld oplevert. Hiermee wordt zonthermische warmte opwekking van de daken verdreven. Voor PVT is dit niet zo´n groot probleem omdat deze technologie beide vormen van energie opwekt. Voor de zonthermische industrie is dit echter geen optie. Van de andere kant is de terugbetaalperiode van een zonthermische module veel korter dan voor PV en heeft daarmee veel minder stimulans nodig. Er moet berekend worden welke stimulans mogelijk is waarbij de financiële opbrengsten voor zonthermisch en PV per vierkante meter geïnstalleerd oppervlak, gelijk zijn aan elkaar. Hiermee voorkomt men dat de ene technologie de andere van het dak verdringt. In Duitsland wordt de feed in tarif betaald door een kleine verhoging van de elektriciteitsprijs. In Nederland is het wellicht mogelijk om een deel van de belastinginkomsten op elektriciteit daarvoor aan te wenden. Hierdoor blijft de kostprijs voor de consument gelijk. Dit lijkt een redelijke aanname, wanneer de overheid aan de ene kant wil dat mensen meer gebruik maken van duurzame energie, dan zal daar ook iets tegen over moeten staan. De overheid kan niet beide willen, om enerzijds duurzaam te promoten en van de andere kant wel dezelfde inkomsten willen derven aan het verbruik van elektriciteit. Aanschafsubsidies. Het voordeel dat aanschafsubsidies hebben ten opzichte van feed in tarifs is dat daarmee de drempel tot aanschaf wordt verlaagd. Bij een feed if tarif, moet bij aanschaf wel het volledige bedrag voor de installatie worden betaald. Tenzij men dit kan opnemen in een hypotheek, is dit ondanks de geldbesparing door opwekking van stroom, toch een drempel. Vergelijkbaar is dit met de keuze tussen een spaarlamp en een gloeilamp. De aanschaf drempel blijft hoog door de hogere kostprijs, ondanks dat een goedkope gloeilamp meer verbruikt en uiteindelijk meer kost. Een aanschafsubsidie kan dit probleem omzeilen. Een nadeel van subsidies is dat een grote vraag ernaar, budgetten kan overschrijden als de hoogte ervan te hoog gekozen wordt.
69
Combineren van het hierboven genoemde. Een combinatie van beide kan de aanschafdrempel verlagen en het budget binnen grenzen blijft. Het is van belang dat een constructie wordt ontworpen die voor lange tijd geldig is. Hierdoor neemt men onzekerheid en risico´s weg bij bedrijven die investeringen willen doen alsook voor gebruikers van duurzame energie technologie. Pas als aan deze voorwaarde is voldaan kan in Nederland een duurzame energie industrie en vergroting van de toepassing ervan van de grond komen. Het belang van verminderen van CO2 uitstoot is de laatste tijd wel duidelijk geworden. Dit kan alleen mogelijk zijn, als niet bij wisseling van kabinet, regelingen worden afgeschaft en andere worden bedacht. Een stabiele lange termijn beleid is daarvoor nodig. Het uitvoeren van de experimenten vanuit de energie transitie, geeft de mogelijkheid om vanuit die organisatie, bij de overheid aan te dringen op het vormen van stimuleringsbeleid op het gebied van zonne-energie. Voor de eerste experimenten kan gebruik gemaakt worden van eenmalige stimuleringsmaatregelen als EOS-demo of Unieke Kansen Regeling, doch bij het opschalen van de experimenten tot een nichemarkt, is een algemene regeling noodzakelijk. Dat is dan ook één van de belangrijkste taak van de deelnemers in de energietransitie om deze belangrijke randvoorwaarde bij de overheid onder de aandacht te krijgen.
70
7
Conclusie en aanbeveling
7.1 Conclusie In deze conclusie wil ik ten eerste terug komen op de onderzoeksvraag. Deze luidt: Waar liggen de kansen voor PVT volgens Strategic Niche Management in Nederland? Kansen De hoeveelheid thermische energie die nodig is om een bepaald percentage van de warmte vraag te dekken, bepaalt het benodigde oppervlak aan PVT panelen. Men krijgt daar dan een vaste hoeveelheid elektrische energie bij dat door het PV gedeelte wordt opgewekt. De hoeveelheid elektrisch opgewekte energie is afhankelijk van de thermische behoefte van een woning. Daarmee is PVT te beschouwen als een zonthermische technologie dat als extra functie, elektriciteit opwekt. Bij toepassing in duurzame energie woningen heeft men naast de benodigde hoeveelheid thermische energie ook een benodigde hoeveelheid elektrische energie nodig. Past men in dat geval PVT toe in combinatie met PVT zonder thermisch gedeelte (PVT-T), kunnen beide oppervlakken voor benodigde elektrische en thermische energie gerealiseerd worden. De hoeveelheid elektrisch opgewekte energie is niet meer afhankelijk van de thermische behoefte. In dit geval kan men PVT beschouwen als een zonnepaneel dat ook een hoeveelheid thermische energie op kan wekken. Beide energievormen zijn daarmee niet meer van elkaar afhankelijk en is PVT dus ook te positioneren als een PV+ technologie. Om dat PV een gunstig imago heeft, kan PVT daarvan gebruik maken. De kansen voor PVT liggen daar waar beide energie vormen een bepaalde hoeveelheid behoefte moeten dekken. Een niche markt deze voorwaarden gelden, is de niche markt van duurzame energie woningen. Beloften en verwachtingen Op dit moment is de belangrijkste belofte die men over PVT articuleert, dat deze een hogere opbrengst per m² heeft dan PV en zonthermisch separaat. Door gebruik te maken van PVT en PVT-T, moet men afstappen van die belofte over de hogere opbrengst per m². Onderstreept moet worden dat de voordelen van PVT ten opzichte van PV en ZT separaat zijn: − De benodigde hoeveelheid van beide energieën zijn flexibel te bepalen − Er is één leverancier voor beide energie vormen − PVT en PVT-T hebben één vormgeving, één maatvoering en één montage methode − Esthetische voordelen door het uniforme uiterlijk van PVT en PVT-T − In de toekomst worden lagere installatie kosten verwacht. − De architect kan PVT en PVT-T net zo flexibel inzetten in het ontwerp als PV Opbrengsten Uit de berekende thermische opbrengst van het RES project, blijkt dat afgedekte PVT ruim 40% minder opbrengst heeft dan zonthermische collectoren. Dat komt overeen met enkele publicaties van ECN. De opbrengst verwachting in het renovatie project te Alkmaar is 50% hoger dan de waarden de gemeten zijn in het RES project.
71
Nu heeft het articuleren van beloften en verwachtingen tot doel om werkzaamheden te legitimeren en momentum voor handelen te creëren. De controleerbaarheid van deze verwachtingen en beloften is veelal gering. Toch dient een balans te zijn tussen datgene men aan beloften en verwachtingen uit over PVT en de mogelijke negatieve gevolgen daarvan voor beeldvorming en reputatie als deze verwachtingen niet uit komen. Door ECN en PVTwins dient onderzocht te worden waar het verschil in verwachting en meetresultaat vandaan komt. Over PVT worden de volgende verwachting gearticuleerd: PVT zal net zo hard groeien als zonne-energie dat in Europa doet Zonne-energie groeit in Europa hard vanwege de feed in tarifs voor PV die in enkele Europese landen van kracht zijn. Door de afhankelijkheid van PVT met de thermische behoefte is het reëler om te articuleren dat PVT net zo hard groeit als dat zonthermische energie dat in Europa doet. De aanschafbeslissing voor PVT is anders dan die voor PV. Voor PVT dient ook een aanvullende thermische installatie te worden aangeschaft. Dit brengt extra kosten met zich mee. Voor PV geld die beperking niet en is alleen aansluiten op de elektrische installatie voldoende om het systeem in werking te stellen. SNM Met Strategic Niche Management is een analyse gemaakt van activiteiten rond PVT. Als analyse tool is SNM geschikt om te onderzoeken waar de mogelijkheden voor PVT liggen. Het opdelen van SNM in de drie centrale processen geeft aan welke elementen toegevoegd dienen te worden aan de bestaande praktijk van PVT. Of men open staat voor de toepassing van SNM bij technologieën als PVT zal in de toekomst moeten blijken. Veelal zullen projecten uitgevoerd worden naar werkwijzen die bekend zijn. Welke actor SNM binnen de projecten zal brengen ligt niet eenduidig vast. Dit in vergelijk met milieu vraagstukken die bij een milieuorganisatie liggen. Als tool voor het vormen van beleid, kan SNM ingezet worden binnen de “Energietransitie”. Daarin kan volgens de 5 stappen zoals die door kemp [1] worden gegeven, voor duurzame energie technologieën experimenten worden opgezet. Zo wordt in stap 1 onder andere een technologie keuze gemaakt. Of in deze eerste stap, PVT een potentiële technologie is, dat tussen meer of minder andere opties gekozen zal worden ter reductie van het energie gebruik, zal daarin nog moeten blijken. Strategic niche management is een tool dat naar mijn mening nog in ontwikkeling is. Enerzijds is dat een voordeel daar veranderde inzichten, het inzetten van SNM kunnen vergroten en verbeteren. Anderzijds is de informatie daarover beperkt en is de praktische inzetbaarheid nog niet groot. Met andere woorden, wanneer een beleidsmaker daarmee aan de slag wil, zijn daarover alleen wetenschappelijke publicaties te vinden. Het uitbrengen van een werkbare handleiding is voor SNM van groot belang.
72
7.2 Aanbeveling Laar PVT een onderdeel zijn van de Energie transitie. Het kan toegepast worden in het transitie pad PEGO, Platform Energiereductie Gebouwde Omgeving. Probeer experimenten op te stelen vanuit de energietransitie met passiefhuizen als niche markt. Het uitvoeren van sociale monitoring kan aanvullende informatie opleveren dat de slagingskans van het project vergroot. Geef aan waar de ontwikkeling van PVT in de toekomst naar toe gaat. Zo kan bijvoorbeeld met toepassing van zonnecellen die een hogere warmte opname hebben, de verminderde opbrengst van 40% ten opzicht van zonthermisch worden verkleind. Met andere woorden wat zijn de verwachtingen met betrekking tot reflectie en absorptie coëfficiënten. Laat een LCA uitvoeren voor een PVT paneel, maar ook van de andere componenten die in een thermische installatie aanwezig zijn ten opzicht van de situatie waarbij geen gebruik wordt gemaakt van zonne-energie. Hierdoor is enerzijds te bepalen wat de werkelijke milieu voor/nadelen zijn bij het gebruik van zonne-energie. Voor de productie van een zonne-energie systeem zijn energie en grondstoffen nodig. Anderzijds wordt daarmee zichtbaar waar in dat opzicht milieu winst te behalen is. Een voorbeeld is het gebruik van recycleerbare materialen, die besparen op het verbruik van grondstoffen en energie. De bedreiging voor PVT is de opkomst van goedkope vacuümcollectoren uit China en de Balkan. Probeer deze bedreiging te relativeren omdat de toepassing van vacuümcollectoren ook nadelen heeft zie [16]. Een andere mogelijke bedreiging is de opkomst van micro-wkk die ook voor opwekking van elektrische energie zorgt. Onderzoek of deze gecombineerd kunnen worden waarbij in de zomer de nadruk ligt op PVT en in de wintermaanden op micro-wkk. Voordeel daarbij is dat de behoefte voor het leggen van extra PV om de elektrische behoefte te dekken, af neemt. Druk alle energie opbrengsten uit in werkelijke waarden in plaats van primaire energie. Dit voorkomt verwarring omdat niet altijd vermeld welk type het betreft. Ook is het voor de lezer niet duidelijk hoe van de ene naar de andere omgerekend dient te worden. De laatste aanbeveling die ik zou willen doen is het verzinnen van een andere naam voor PVT. Zo zegt PV niet zoveel tot het gemiddelde publiek als zonnepanelen of zonnecellen, daarvan weten veel meer mensen wat dat is. Soms duikt de term “combi-panel” op, dat bijvoorbeeld aangevuld kan worden tot “combi solar panel” of combi-zonnepaneel voor de Nederlandse markt.
73
Afkortingen CBS: DEAM: DuBo: ECN: GJ/j: HRE: IP: LCA: MEP: MTI: MTBF: MTBI: MTTR: MWh/m²j: PVT: RES: SNM: TAR: TPS: TUE: WKK:
Centraal Bureau voor de Statistiek Duurzame Energie Achter de Meter Duurzaam Bouwen Energie Centrum Nederland Giga Joule per jaar Hoog Rendement en Elektriciteit Intellectual Property Life Cycle Analysis Milieukwaliteit van de Elektriciteitproductie Mens Techniek Interactie (Human Factors Engeneering) Mean Time Between Failure Mean Time Between Interrupt Mean Time To Repair Mega Watt uur per meter kwadraat per jaar Photo Voltaic Thermal Renewable Energy Services Strategic Niche Management Test Analyse Rapport (Test Analysis Report) Test Procedure Specificatie (Test Procedure Specification) Technische Universiteit Eindhoven Warmte Kracht Koppeling
74
Literatuur referentie: [1] Kemp, René, Schot, Johan, and Hoogma, Remco, 1998, Regime Shifts to Sustainabillity Through Processes of Niche Formation: The Approach of Strategic Niche Management, Technology Analyses & Strategic Management, Vol 10, No. 2 [2] PV Catapult, 2005, D3-5: PV-Thermal systems marketing and R&D Roadmap Contact no:502775 (SES6), http://www.pvtplatform.org/pvtroadmap.pdf [3] Hoogma, Remco, Kemp, René and Schot, Johan, 2002, Experimenting for Sustainable Transport, The Approach of Strategic Niche Management, London: EF&N. [4] Rogers, Everett, 1995, Diffusion of Innovation, New York, The free press [5] Pascal Affolter, Tracks for helping to design the right PV-T collector, 2004, http://www.pvtforum.org/pvtindustryview.pdf [6] Klaus Heidler, PVT-marketing – Some aspects for Germany, 2004, http://www.pvtforum.org/pvtmarketingaspects.pdf [7] Zondag H.A., Helden W.G.J., Elswijk M.J., Bakker M., 2004, PV-Thermal collectors development – An overview of the lessons learnt, ECN-RX--04-056. [8] Zondag H.A., e.a., 2005, The Beaufort Court energy system, PVT and solar thermal for the preheating of ventilation air, ECN-RX--05-169. [9] Bakker M, Strootman K, Jong M, Elswijk M, 2005, Performanceand costs of a roof-sized PV/thermal array combined with a groundcoupled heat pumt, Solar Energy, Vol 78, pg 331-339. [10] Bakker M, Strootman K, Jong M, Elswijk M, Juni 2003, PVT bodemregeneratie, Haalbaarheidsstudie naar bodemregeneratie met behulp van een dakvullend PVT-systeem, ECNC--03-103. [11] Geels F, Raven R, 2006, Non-linearity and Expectations in Niche-Development Trajectories, Technology Analysis & Strategic Management, Vol. 18, Nos. 3/4, pp 375-392 [12] Vries de D, 1998, Design of a photovoltaic/thermal combi-panel, Technische Universiteit Eindhoven, ISBN 90-386-0840-3, NUGI:837, Eindhoven University Press [13] Zondag H. A., Vries de D.W., Helden van W.G.J., Zolingen van R.J.C., Steenhoven A.A., The thermal and electrical yield of a PV-thermal collector, Solar Energy, Vol. 72, No 2, pp 113-128, Pergamon Elsevier. [14] Zondag H. A., Vries de D.W., Helden van W.G.J., Zolingen van R.J.C., Steenhoven A.A., The yield of different combnedPV-thermal collector designs, Solar Energy, Vol. 74, No 2, pp 113-128, Pergamon Elsevier.
75
[15] Helden W.G.J, Zondag H.A. Photovoltaic thermal panels: On the brink of demonstration, ECN-RX-02-048, presented at the PV technology conference and exebition, Rome, Italy, October 2002. [16] Trinkl C, Performance of vacuum tube and flat plate collectors concerning domestic hot water preparation and room heating, 2nd Solar thermal energy conference, Freiburg, 2005, www.solartechnik-ingolstadt.de [17] Mierlo B, 2002, Kiem van maatschappelijke verandering, verspreiding van zonnecelsystemen in de woningbouw met behulp van pilotprojecten, Amsterdam, Askant, ISBN 90-5260-082-1 [18] Abeelen C, Bosselaar L, 2004, Protocol monitoring duurzame energie, SenterNovem, projectnummer 2021-04-60-10-004, Publicatie 2DEN04.35 [19] Derijcke E, Miero B, 2003, Standaard methodiek sociale monitoring duurzame energie achter de meter, IVAM, ISO doc.nr 0317(o) [20] Novem, 2001, Evaluatie Energienulwoningen, W/E-rapportnummer: 5798, Senternovem rapport: evaluatie_energienulwoningen [21] Lente, H, 1993, Promising Technologies, H6: Construction by expectation,Universiteit Twente, WVM publicatie 17, ISBN 90-5166-354-4 [22] Derijcke B, Uitzinger J, 2004, Huurders over zonnepanelen en warmtepompboilers samenvatting, http://www.ivam.uva.nl/rapportenpdf/IVAM_Evaluatie_Samenvatting.pdf, IVAM [22] Boer B, Kaan M, Jong M, Strooman K, 2003, De optimale PZE-woning, ECN, ECN-C--03-002 [23] Website betreffende monitoring van PV; http://www.pv-monitoring.novem.nl/intro.html [24] Werkgroep PV monitoring, 1997, Aanbevolen werkwijze voor de monitoring van netgekoppelde PV-systemen in Nederland, Rapportnummer RC 4154, SenterNovem Utrecht, http://www.pvmonitoring.novem.nl/downloadfiles/aanbww.pdf
76
Bijlage A berekening energie dichtheden In de onderstaande figuur worden drie oppervlakken gegeven, die van PVT, PV en zonthermisch (ZT). Zij hebben een oppervlak van respectievelijk A, B en C. PVT
PV
ZT
Oppervlak A
Oppervlak B
Oppervlak C
De variabelen E en T staan voor de specifieke elektrische en thermische opbrengst per vierkante meter per jaar. De volgende vergelijkingen zijn hierbij te maken: 1. A*TPVT = C*TZT, de thermische opbrengst van PVT en ZT wordt aan elkaar gelijk gesteld door de thermische behoefte van de gebruiker. 2. EPVT + TPVT = (B*EPV + C*TZT)/(B+C), de energie dichtheid van PVT is aan dat van PV en zonthermisch samen. 3. EPVT = EPV, de energie dichtheid van de elektrische opbrengst wordt gelijk gesteld voor PVT en PV doordat het elkaar in de praktijk weinig ontloopt. 4. TPVT = 0,6*TZT, thermische opbrengst is voor PVT 40% lager dan zonthermisch. Uit de vergelijkingen wordt berekend voor welk oppervlak B de energie dichtheden van PVT ten opzichte van PV en zonthermisch gelijk zijn. 5. C=0,6*A 6. Kruislings vermenigvuldigen van 2 levert B*EPVT + C*EPVT + B*TPVT + C*TPVT = B*EPV + C*TZT 7. Combineren van 6 en 3 geeft B*EPVT + C*EPVT + B*TPVT + C*TPVT = B*EPVT + C*TZT Æ C*EPVT + B*TPVT + C*TPVT = C*TZT 8. Combineren van 7 en 5 geeft 0,6*A*EPVT + B*TPVT + 0,6*A*TPVT = A*TPVT 9. Dit levert een uitdrukking in B B = A*(0,4 - 0,6*EPVT/TPVT)) Als voorbeeld nemen we de jaarlijkse thermische en elektrische opbrengst getallen zoals gegeven door SenterNovem en ECN. EPVT = EPV = 360MJ/m², TZT = 1320 MJ/m², TPVT = 792 kWh/m² (afgedekte PVT) en A wordt gesteld op 2.54m² zoals bij het renovatieproject te Alkmaar. Uit 9 dat bij een PV oppervlak B gelijk aan 0,32m² de energie dichtheid van PVT gelijk is aan het separaat systeem. Natuurlijk wordt er minder elektriciteit opgewekt.
77
Bijlage B Voorbeeld woning
78
79
80
